DE2752902A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines kohlebreis - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines Kohlebreis
• Für einige Verfahren ist der Einsatz von Kohle inform von Brei erforderlich. So wird z. B. in der Druckvergasung Kohle mit Wasser zu einem Brei vermengt und aus diesem Kohle-Wassergemisch ein Sythesegas hergestellt, wobei das Wasser nicht nur als Suspensionsmittel dient sondern auch an der Reaktion zumindest teilweise teilnimmt.
• Ein anderes Einsatzgebiet für einen Kohlebrei ist die Hydrierung von Kohle. In diesem Fall wird zur Herstellung eines Breis der Kohle o1 oder flüssiger Kohle Ilydrierprodukte wie Wachse oder Teer in geschmolzenem Zustand zugesetzt.
• In allen Fällen kommt es darauf an, aus einem Kohlevorprodukt, das üblicherweise nach dem Abbau vorzerkleinert ist, und zwar auf eine Größe von einem durchschnittlichen Durchmesser von 5 - 10 mm, ein feines Produkt mit einer Teilchengröße von 50 - 20011 und auch darunter herzustellen, wobei gleichzeitig eine homogene Mischung zwischen der Flüssigkeit und den Kohlepartikelchen erreicht werden muß.
• Man muß weiterhin davon ausgehen, daß die Menge der einzusetzenden Flüssigkeit so gering wie möglich gehalten wird und auch aus diesem Grunde sowohl eine gleichmäßige Verteilung als auch eine optimale Ausnutzung der Flüssigkeit notwendig ist.
• Für die Feinzerkleinerung von Kohle eignen sich sogenannte Kreiselgeräte. Es sind dies Maschinen, welche aus einem Stator und einem Rotor bestehen und bei welchen das zu bearbeitende Produkt dem Rotor achsial zugeführt wird und durch periphere Beschleunigung zwischen Rotor und Stator kommt und dabei verarbeitet wird. Bei dieser Verarbeitung wird das Produkt Einflüssen aus Kompressions- und Dekompressionswellen sowie Scherung und Reibung ausgesetzt. Ist bei dieser Verarbeitung eine Flüssigkeit zugegen, so erfolgt zugleich die Vermischung mit dieser und eine Verbesserung der Zerkleinerung, da 1. vorstehend beschriebene Kreiselgeräte ihre Druckwellen nur im hydraulischen Bereich aufbauen und 2. die Flüssigkeit zugleich die Funktion eines Schmiermittels hat.
• Aus dem vorstehend Geschilderten geht hervor, daß eine gleichmäßige Verteilung der beiden Komponenten Flüssigkeit und Kohle sehr wichtig ist. Diese Tatsache wird noch dadurch unterstrichen, daß der Arbeitsraum einer solchen Maschine relativ klein ist. So beträgt der Inhalt eines Kreiselgerätes mit einer stündlichen Verarbeitungskapazität von 8 t Kohle mit 3,6 t Wasser nur 1.280 g. Aus diesem Zahlenverhältnis ist ersichtlich, daß eine geringe Verschiebung des Wasser-Kohleverhältnisses sehr schnell, das heißt innerhalb von Bruchteilen von Sekunden, zu einer Entwässerung des Mahlproduktes, also Trockenmahlung, und damit Betriebsstörung führen muß. Es ist für einen geregelten Verfahrensablauf entscheidend, daß die Zufuhr von Kohle und Flüssigkeit simultan erfolgt und Schwankungen vermieden werden.
• Ublicherweise führt man Kreiselgeräten Feststoffe mittels Zuführschnecken zu. Solche Kombinationen eines Kreiselgerätes mit Zuführschnecken sind beispielsweise in der Patentschrift P 24 24 554.3 beschrieben.
• Bei solchen Zuführeinrichtungen wird die Kohle mittels Förderschnecke dem Kreiselgerät zugeführt und entweder durch eine an der Förderschnecke angebrachte Hohlwelle oder einen ebenso möglichst nahe dem Zentrum des Kreiselgerätes angebrachten Einlaß die Flüssigkeit zugeführt. Dabei wird der Flüssigkeitsstrom üblicherweise entweder durch einen Durchflußmesser oder eine Dosierpumpe geregelt. Die enge der Kohle wird dabei entweder durch Verstellung der Schneckendrehzahl oder durch Vordosieren, z. B. mittels einer Bandwaage, geregelt.
• Bei der Herstellung eines Kohlebreis mit der vorbeschriebenen Vorrichtung ergeben sich folgende Schwierigkeiten: 1. Das Haftvermögen des Wassers an der Kohle ist, besonders wenn Steinkohle zum Einsatz kommt, aufgrund der hydrophoben Eioenschaft derselben so gering, daß dieses, bedingt durch die Saugwirkung des Kreiselgerätes, welche ja auf die Flüssigkeit eine ähnliche Wirkung ausübt wie eine Zentrifugalpumpe, abgesaugt wird und damit die durch die Schnecke nachgeförderte Kohle mit einer zu geringen Flüssigkeitsmenge dem Zerkleinerungsvorgang ausgesetzt wird. Dies führt einerseits zu einem inhomogenen Produkt und andererseit zu Betriebsstörung (Stillstand der Vermahlungseinrichtung), da die Kohle auch nach der Zerkleinerung nicht fließfähig ist und den mit dem Stator interferierenden Rotor blockiert.
• 2. Bedingt durch eine schlechte Rieselfähigkeit von vorgebrochener Kohle kommt es sowohl an Leitorganen (wie Schurren u. ä.) als auch an den Wänden von Behältern leicht zu Ablagerungen von Kohle, welche z. B. bei Erschütterungen unkontrolliert abfallen und so die Kohlemenge für einen Augenblick unkontrolliert erhöhen. Bedenkt man die vorhin erwähnte geringe Menge von 1.280 g Gesamtinhalt einer solchen Maschine, so wird klar, daß eine kleine Menge zusätzlicher Kohle das Wasser-Kohleverhältnis sofort so negativ beeinflußt, daß ebenso, wie unter 1) geschildert, praktisch ein Trockenvermahlen eintritt und es zu derselben Art von Betriebsstörung kommt.
• Man kann, dem heutigen Stand der Technik entsprechend, diesem Nachteil nur in der Form abhelfen, daß man einerseits die Leistungsfähigkeit solcher Kreiselgeräte inbezug auf die stündlich zu verarbeitende Kohlemenge nicht ausnutzt, um so Reserve für kurzzeitige Uberlastungen zu haben und andererseits das Kohle-Flüssigkeitsverhältnis zu Gunsten der Flüssigkeit verschiebt, um ein Trockenvermahlen zu verhindern. Beide Maßnahmen sind unwirtschaftlich.
• Es hat sich nun gezeigt, daß ein gleichmäßiger Kohlebrei dergestalt herstellbar ist, wenn man dem zur Zerkleinerung und Homogenisierung verwendeten Kreiselgerät anstelle einer Schnecke für die Zufuhr des Produktes einen Behälter vorschaltet und diesen mit dem Kreiselgerät so verbindet, daß der Behälterinhalt durch sein eigenes Gewicht und bedingt durch den Sog des Kreiselgerätes in dieses fließt, damit schon beim Eintritt in das Kreiselgerät ein aliquotes Verhältnis Flüssigkeit zu Feststoff vorhanden ist. In dem Behälter ist ein Rührorgan angebracht. Dieser Rührer bewirkt eine Durchmischung der Feststoffteile mit der Flüssigkeit, so daß jedes Teilchen mit seiner aliquoten Flüssigkeitsmenge umgeben ist und so zur Zerkleinerung gelangt. Der Behälter erfüllt jedoch gleichzeitig die wichtige Funktion eines Ausgleichsgefäßes, so daß Schwankungen in der Feststoffdosierung nur zur kurzzeitigen Änderung der Niveauhöhe im Behälter, jedoch nicht zur Änderung des Füllungsgrades und/oder des Flüssigkeit-Feststoffverhältnisses des Produktes im Kreiselgerät führen. Der Vorteil vorbeschriebener Einrichtung geht daraus hervor, daß mit ein und derselben Zerkleinerungsmaschine im Falle Zufuhr der Kohle durch Förderschnecke eine Leistung von 2 t Kohle mit 1,2 t Wasser als Optimum erreicht werden kann, unter Vorschaltung eines Gefäßes mit Rührwerk jedoch eine Leistung von 8 t Kohle mit 3,6 t Wasser.
• Ein solches Ausgleichsgefäß ermöglicht weiterhin die Erhöhung der Homogenität des Kohlebreis dadurch, daß ein Teil des Breis dem Ausgleichsbehälter zugeführt wird.
• Durch die relativ hohe Viskosität des Fertigkohlebreis wird die Bindung von Kohle und Wasser im Ausgleichsbehälter noch stärker und das Produkt gleichmäßiger.
• Es besteht weiterhin die Möglichkeit, den Kohlebrei von unerwünschtem Grobkorn (Spitzkorn) zu befreien, in der Form, daß der Kohlebrei nach der Zerkleinerungsmaschine einem Hydrozyklon zugeführt wird, welcher in bekannter Weise spezifisch schweres Grobgut abscheidet und von der Feinfraktion trennt. Ist die Differenz im spezifischen Gewicht zwischen Fein- und Grobgut nicht ausreichend, um eine Trennung im Hydrozyklon herbeizuführen, kann die Entfernung von Grobgut ebenso über ein Sieb zum Beispiel erfolgen. In jedem Fall wird das Grobgut durch Einbringen in den Ausgleichsbehälter neuerlich der Bearbeitung zugeführt.
• Eine typische Ausführungsform einer Vorrichtung für die Herstellung eines Kohlebreis zeigt beilliegende Zeichnung.
• (1) stellt ein Kreiselgerät mit einem Stator/Rotor-System dar, in welchem der Rotor durch den Elektromotor (2) angetrieben ist. (3) ist ein Rührwerk, welches über den Elektromotor (4) angetrieben wird und den Inhalt'des Behälters (5) vermischt und Festatoffteile in dieser Mischung im suspensierten Zustand hält. Die Kohle wird über eine Dosiervorrichtung - Bandwaage - (6) dem Behälter (5) kontinuierlich zugeführt. Die Flüssigkeitsmenge wird durch das Durchflußregelorgan (7) geregelt. Das Verhältnis Kohle : Flüssigkeit kann durch Veränderung einer oder beider Leistungen dieser Dosiereinrichtung verändert werden.
• (8) stellt ein Dreiwegeventil am Austritt des Kreiselgerätes dar. Mit diesem Ventil kann entweder der hergestellte Kohlebrei direkt der weiteren Verwendung, z. B. der Hochdruckvergasung, zugeführt werden oder aber dem Hydrozyklon (9), in welchem Schwerteile ausscheiden und dem Ansatz zugeführt werden. Das Feingut tritt dabei in bekannter Weise auf der "Leichtseite" des Hydrozyklon aus. Anstelle eines Hydrozyklon kann auch ein Schwingsieb oder ein Rotationssieb eingesetzt werden.
• Der mit vorstehend beschriebener Vorrichtung hergestellte Kohlebrei zeichnet sich durch hohe Gleichmäßigkeit aus.
• Die Standzeit der mit der Kohle in Berührung kommenden bewegten Stator- und Rotorteile ist sehr hoch, da kein trockenes Verreiben stattfindet. Der Fluß des Kohlebreis erfolgt ohne Unterbrechung, da ein Verstopfen durch das Flüssigkeits-Kohleverhältnis nicht eintritt.
• Im Hinblick auf die Bedeutung, die Feinzerkleinerung von Kohle unter gleichzeitigem Mischen mit Flüssigkeit für die Verwendung von Kohle als Energieträger hat und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß dafür in vielen Fällen ein gleichmäßier Kohlebrei notwendig ist, ist die Erfindung gegeben.

Claims (7)

1. Anspriiche Verfahren zur Herstellung eines Kohlebreis, dadurch gekennzeichnet, daß Kohle vorgebrochen und gegebenenfalls von Verunreinigungen befreit wird und daß man sie mit mindestens einem Teil der zuzusetzenden Flüssigkeitsmenge vermischt und diese Mischung Druck- und Scherkräften sowie Gravitationskräften aussetzt, wobei sowohl eine Zerkleinerung der Kohle als auch eine intensive Vermischung derselben mit der Flüssigkeit stattfindet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Mischwirkung ein Teil des gewonnenen Kohlebreis kontinuierlich zu dem Ansatzstoff zurückgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung so erfolgt, daß grobe Bestandteile aus dem Brei ausgeschieden und der Wiedervermahlung zugeführt werden.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zerkleinerung und Vermischung eines Kohle- und Flüssigkeitsgemisches eine Kreiselgerät dient.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kreiselgerät ein Rührwerk in einem Behälter zur Aufnahme von Kohle und Flüssigkeit vorgeschaltet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Kreiselgerät und das Behälter-Rührwerk ein Hydrozyklon zur Ausscheidung und Rückführung des Grobgutes geschaltet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kreiselgerät und Behälter-Rührwerk ein Schwingsieb zur Ausscheidung und Rückführung des Grobgutes geschaltet ist.