Verfahren zur Herstellung von Einsatzkohlemischungen für Kokereien

Abstract

 Nach der Erfindung wird die Palette der als Ersatzkomponenten für Kokoskohle geeigneten Kohlen in Mischung mit selbstgängigen Kohlen wesentlich vergrössert. Im einzelnen geschieht das durch getrenntes Aufmahlen der nicht selbstgängigen Kohlen und selbstgängigen Kohlen, vor Erhitzen der nicht selbstgängigen Kohlen minimal auf 150°C und maximal auf 250°C und Kompaktieren der nicht selbstgängigen Kohlen zu Formlängen. Die Formlängen werden erst auf den Weg in den Koksofen der selbstgängigen Kohle zugemischt, wobei der Mischungsanteil der Formlänge nicht mehr als 60% beträgt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Einsatzkohlenmischungen unter Verwendung nicht selbstgängiger Kohlen.

[0002] Die kokereitechnische Entwicklung geht im wesentlichen in zwei Richtungen. Einerseits soll die Koksqualität verbessert werden. Andererseits soll die Palette der Einsatzkohlen vergrößert werden. Letzterer Entwicklungsrichtung ist das Bemühen zuzurechnen, den Feinkornanteil von Kohle mit in den Verkokungsvorgang einzubeziehen. Die Kokskohle wird vor dem Einsatz in der Kokerei typischerweise auf eine Korngröße zwischen 0,5 - 10 mm mit einem Anteil von 30 % bis 35 % kleiner 0,5 mm und 80 % bis 85 % kleiner 3 mm gemahlen oder aus entsprechend feinkörnigen Produkten der Kohleaufbereitung gemischt. In den letzten Jahrzehnten nahm der Feinkornanteil in der Rohförderung deutlich zu. Dazu kamen weitere Einflüsse, die zu einem steigenden Feinstkorngehalt der Kokskohle führten. Übersteigt der Feinstkorngehalt der Kokskohle ein bestimmtes Maß, so nimmt ihre Schüttdichte ab und es kommt zu einer Beeinträchtigung der Verkokungsicistung, denn das Fassungsvermögen der Koksofenkammer vermindert sich proportional zur Schüttdichte. Ferner wird die Garungszeit länger, weil der Wärmeübergang bei verringerter Schüttdichte in der Schüttung schlechter ist.

[0003] Es ist bekannt, dem dadurch entgegenzuwirken, daß ein Teil der. Einsatzkohle durch Agglomeration vergröbert wird. Vorzugsweise sollen dazu Sichterstaub, Flotationskonzentrat und evtl. Rohschlamm verwendet werden. Diese Technologie schloß in langfristiger Konzeption eine thermische Trocknung von Aufbereitungsprodukten und sich eine daran sofort anschließende Agglomeration ein.

[0004] Beiden Entwicklungsrichtungen kann der Vorschlag dienen, den Körnungsaufbau der Einsatzkohle durch Mischung unterschiedlich aufgemahlener Kohlen zu beeinflussen. Dabei zeigt sich, daß es einen optimalen Körnungsaufbau gibt.

[0005] Neben dem Körnungsaufbau ist die Mazeralgruppenanalyse bzw. sind die flüchtigen Bestandteile der Einsatzkohle für das Koksbildungsvermögen maßgebend. D.h. das optimale Koksbildungsvermögen läßt sich z.B., auch als Funktion des Gehaltes der Einsatzkohle an flüchtigen Bestandteilen darstellen. Das führt zu dem in der Zeitschrift "Glückauf - Forschungshefte", 4, 1966, Seite 1/192 beschriebenen Möglichkeiten zur Herstellung optimaler Kokskohlenmischungen durch Einsatz unterschiedlicher Kohlenkomponenten, die sich sowohl in der Körnung als auch in den flüchtigen Bestandteilen unterscheiden. Zwar ist auch die Verkokung von nicht selbstgängigen Kohlen bekannt, jedoch wird der Verkokungsvorgang durch Beimengung nicht selbstgängiger Kohle in der Regel stark nachteilig beeinflußt. Aus diesem Grund konnten bisher immer nur geringe Anteile nicht selbstgängiger Kohle den Kokseinsatzmischungen zugesetzt werden.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Palette der als Ersatzkomponenten für Kokskohle geeigneten Kohlen in Mischung mit selbstgängigen Kohlen wesentlich zu vergrößern.

[0007] Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß die selbstgängige Kohle und die nicht selbstgängige Kohle getrennt aufgemahlen werden und die nicht selbstgängige Kohle minimal auf 150° und max. auf 2500 C vorerhitzt und zu Formlingen kompaktiert wird und die Formlinge der selbstgängigen Kohle erst auf dem Weg in den Koksofen zugemischt werden, wobei der Mischungsanteil der Formlinge nicht mehr als 60 % beträgt. Vorzugsweise ist der Mischungsanteil nicht kleiner als 30 %. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die nicht selbstgängige Kohle separat von der selbstgängigen Kohle aufbereitet und in eine derartige Form gebracht, daß ein optimaler Kornaufbau und die notwendige homogene Kornverteilung leicht herstellbar sind, und sich beide Komponenten.derart ergänzen, daß das optimale Koksbildungsvermögen sicher erreicht wird. Entgegen der nach früherer Kenntnis zu erwartenden Verringerung der Koksqualität tritt durch das erfindungsgemäße Vorbereiten der nicht selbstgängigen Kohle und der erfindungsgemäßen Anhebung ihrer Kokungsfähigkeit sogar eine deutliche Verbesserung ein.

[0008] In der Regel erfolgt das Kompaktieren der nicht selbstgängigen Kohle unter Verwendung eines Kohlebinders. Als Kohlebinder kommen Carbopech, Rückstände aus der Kohle- ölsaufbereitung und Ölraffinerie-Rückstände in Betracht. Bei Verwendung dieser Kohlebinder versagen die herkömmlichen Meßmethoden zur Bestimmung des Koksbildungsvermögens. Dadurch war es nicht möglich, über gemessenes Koksbildungsvermögen auf die Eignung von Kohlebindern. zu dessen Verbesserung zu schließen.

[0009] Nach Zugabe des Kohlebinders wird die Kohle in weiterer Ausbildung der Erfindung einem Mischer und/oder Kneter zugeführt. Das Mischen und Kneten soll eine homogene Verteilung des Kohlebinders in der Einsatzkohle sicherstellen, d.h. Häufungen und Agglomerationen verhindern. Nach Mischen und Kneten ist die Einsatzkohle ohne weiteres lagerfähig.

[0010] Nach der Erfindung erfolgt das Kompaktieren unter Herstellung regelmäßiger Formlinge mit Mantel- oder Stäbchenform. Die Dicke beträgt zwischen 15 und 30 mm. Das Verhältnis Länge zu Dicke beträgt max. 3 : 1 und unterschreitet 1 : 1 nicht.

[0011] In der Zeichnung ist das Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung erfindungsgemäßer Kohleneinsatzmischungen dargestellt.

[0012] Nichtbackende Kohle und Kokskohle werden getrennt voneinander in Mühlen 1 und 2 zur Aufmahlung aufgegeben. Anstelle der beiden separaten Mühlen 1 und 2 kann auch eine einzelne Mühle benutzt werden, wenn die nichtbakkende Kohle und die Kokskohle nacheinander aufgegeben werden und sich dadurch nach der Aufmahlung bekannten Weiterverarbeitungsschritten zuleiten lassen.

[0013] Von der Mühle 2 wird die aufgemahlene Kokskohle einem Bunker 3 zugeführt. Aus dem Bunker 3 kann die Kohle kontinuierlich abgezogen und in eine Vorerhitzungsanlage 4 gegeben werden, der sie je nach Beschaffenheit zwischen 1500 und 250⁰ C erwärmt wird. Die Kohlevorerhitzung erfolgt im Hinblick auf eine spätere Beimischung warmer Formlinge. Dadurch wird eine hohe Vermischungsfähigkeit erreicht, die zu einer besseren Ausfüllung des im Zusammenwirken mit den Formlingen auftretenden Lükkenvolumens führt.

[0014] Wahlweise kann die Kohlcvorerhitzungsanlage 4, wie bei ,5 dargestellt, im Störungsfall auch umfahren werden. Außerdem kann auf eine Erwärmung verzichtet werden, wenn wassrige Emulsion als Kohlebinder verwendet wird.

[0015] Die in der Mühle 1 aufgemahlene nichtbackende Kohle wird wahlweise unmittelbar oder mittelbar über einen Mischer 6 in einen Kneter 7 gefördert. Der Kneter 7 dient der Vermischung der aufgemahlenen nichtbackenden Einsatzkohle mit Hilfsstoffen. Bei mittelbarer Zuführung der Einsatzkohle durch den Mischer 6 hindurch sind geringe Anteile der selbstgängigen Kokskohle in den Transportstrom der nicht selbstgängigen Kohle abgezweigt worden. Der Anteil abgezweigter selbstgängiger Kokskohle beträgt max. 30 % und dient dazu, fehlendes Backvermögen der nicht selbstgängigen Komponente zu ersetzen.

[0016] Die Hilfsstoffe können entweder in fester Form in den Kneter 7 eingegeben oder flüssig aufgegeben werden. Die festen Hilfsstoffe werden vor dem Zusammentreffen mit der Einsatzkohle wahlweise in einer weiteren Mühle 8 aufgemahlen.

[0017] Nach Verlassen des Kneters 7, der eine Homogenisierung, d.h. gleichmäßige Verteilung der Hilfsstoffe in der Einsatzkohle gewährleistet, gelangt die Kohle in einen Bunker 9. Aus dem Bunker 9 kann das Gemisch kontinuierlich in eine Vorerhitzungsanlage 10 abgezogen werden. In der Vorerhitzungsanlage 10 wird Wasser ausgetrieben, das einem nachfolgenden Kompaktierungsvorgang hinderlich ist. Nach der Erfindung wird das Wasser entgegen üblicher Kompaktierungstechnj.k nicht als Bindungsmittel sondern als Trennflüssigkeit angesehen, die den Verdichtungsvorgang stört. Bei einem im Hinblick auf spätere Kompaktierung ausreichendem Trocknungsgrad des Einsatzgutes kann die Vorc'rhitzungsanlage 10, wie bei 11 dargestellt, auch umfahren werden.

[0018] Die nicht selbstgängige Einsatzkohle gelangt dann wahlweise über einen Mischer 12 oder einen Doppelkreuzschlagmischer 13 mit nachgeschaltetem Kneter 14 in einen Kompaktor 15. Bei dem Kompaktor 15 handelt es sich um eine Doppelwalzenpresse oder einen Extruder. Mit der Doppelwalzenpresse werden mandelförmige oder stäbchenförmige Formlinge erzeugt, deren Dicke je nach Einsatzgut zwischen 15 und 30 mm liegt. Das Verhältnis Länge zu Breite beträgt max. 3 : 1 und ist nicht kleiner als 1 : 1.

[0019] Vor Eintreten in den Doppelkreuzschlagmischer 13 können die in flüssiger Form vorgesehenen Hilfsstoffe wahlweise aufgedüst werden. Zur Herstellung des flüssigen Aggregatzustandes ist der Aufdüsungsstation 16 eine Aufheizanlage 17 vorgeschaltet, wenn die Hilfsstoffe insbesondere Rückstände, im Ausgangszustand fest sind. Die Aufdüsung erfolgt vorzugsweise in einen frei fallenden Kohlestrom in geschlossenem Behälter. Wahlweise läßt sich der Kompaktor 15 auch, wie bei 18, 19 und 20 dargestellt, auch umfahren. Bei 18 kann die Einsatzkohle einer separaten Sprühstation 21, Doppelkreuzschlagmischer 22 und Kneter 23 zugeführt werden und danach in Koksöfen 24 gegeben werden.

[0020] Alle aus der separaten Aufbereitung der nicht selbstgängigen Kohle kommenden Einsatzkohlenströme werden vor Eintritt in die Koksöfen 24 mit der aufgcmahlcncn, selbstgängigcn Kohle zusammengeführt und vermischt. Die über die Sprühstation 21 kommende Kohle wird vor Eintreten in Mischer 23 und Kneter 22 mit der selbstgängigen Kohle vermischt. Die erfindungsgonäße Anlage ist zur Vorbereitung verschiedener Einsatzkohlcn-KomponGntcn besonders geeignet. Dabei wird auf eine separate Aufmahlung und die Kombination von Vorerhitzung und Kompakticrung abgestellt. Die Kombination von Vorerhitzung und Kompaktierung führt zu höchstem Wirkungsgrad der Konditionierung der Einsatzmischungen.

[0021] Als wesentlich für die Erhöhung der Koksqualität wird das stark ausgeprägte Blähvermögen der Formlinge gegenüber der umgebenden selbstgängigen Feinkohle angesehen. Die erfindungsgemäße Anlage ermöglicht eine für jede Kohlenart spezifische Optimierung der Kohlenvorbereitung. Dadurch wird der Verkokungsablauf störungsfrei und entstehen deutlich verbesserte Kennwerte der Kokse. Die Anlage erlaubt es, verschiedene Verfahrehsschritte aufeinander folgen zu lassen und umgehen zu können. Dadurch läßt sich jeweils mit geringstem Aufwand die für die angestrebte Koksqualität notwendige Festigkeit der Formlinge erzielen. Neben der Verbesserung der Kokungseigenschaften ermöglicht die erfindungsgemäße Anlage die Verwendung eines breiten Spektrums von Kohlenarten. Durch die Kompaktierung der nicht selbstgängigen Kohlen werden Formlinge mit besonderen pyrolytischen Aktivitäten erzeugt, die durch Bläherscheinungen zu formierten Kontaktstellen während des Verkokungsprozesses Anlaß geben. Ein vergleichbarer Effekt wird durch die Vorerhitzung der Einsatzkohlen auf bis 250° C erzeugt. Beide Verfahrensschritte ergänzen sich in besonderer Weise.

[0022] Im Ausführungsbcispiel übersteigt der Anteil der Formlinge in der Mischung mit selbstgängiger Kohle nicht 60 %. Das gilt auch für den Anteil aller Formlinge in der Mischung. Eine Kompaktierung der solbstgängigen Kohle soll nach Möglichkeit entfallen. Der erfindungsgemäße Anteil von Formlingen in der Mischung führt zu einer deutlichen Schüttgcwichtscrhöhung die den Verkokungsprozeß begünstigt und eine wesentliche Erhöhung der Produktivität in der Horizontalkammerverkokung bewirkt.

[0023] Die Festigkeit der Kokse wird maßgeblich durch die Festigkeit der Formlinge bestimmt. Nachfolgend werden Festigkeitswerte anhand von Versuchen mit mandelförmige Formlingen (Länge 32 mm, Breite 14 mm) und Stäbchenform (Länge 52 mm. Breite 15 mm) erläutert.

[0024] In den Erläuterungen wird Bezug auf M₁₀ und M 40- Werte genommen. Die M 10 und M 40 -Werte kennzeichnen die Abriebfestigkeit von Stückkohle. Als Prüfeinrichtung dient eine sogenannte Micumtrommel.Bci der Drchbewegung der Prüftrommel entsteht Abrieb, der nach Ausschütten des Prüfgutes über ein Lochblech als Siebrückstand verbleibt. M 10 ist der Siebrückstandsanteil unter 10 mm, M 40 der Siebrückstandsanteil über 40 mm.

[0025] Die Verbesserungen im Abrieb M 10 des Kokses verlaufen analog den Druckfestigkeiten der Formlinge, je höher die Festigkeit der Formlinge ist, desto größer ist die Qualitätsverbesserung der Kokse. Bei den kaltverprcßten Stäbchen und Mandeln tritt eine deutliche Erhöhung der Druckfestigkeit und entsprechende und erkennbare Verbesserung im M 10 -Wert ein. Bei heißverpreßten Stäbchen und Mandeln ist die Druckfestigkeit der Formlinge noch erheblich größer und entsteht eine gravierende M ₁₀-Wert- verbesserung der Kokse. Die der Festigkeit der Formlinge folgende Verbesserung der M ₁₀-Werte" wird darauf zurückgeführt, daß mit der Festigkeit der Formlinge der Inncngasdruck bei der pyrolyse der tcilbrikettierten Einsatamischungen für das Blähvcrhaltcn verantwortlich ist und entscheidenden Einfluß auf das Produkt besitzt.

[0026] Einzelheiten sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen. In dieser Tabelle sind die Öle 1 - 4 Rückstandsöle aus der Rohol-Raffinierung.

Ansprüche

1. Herstellung von Einsatzkohlenmischungen für hokereien unter Verwendung nicht selbstgängiger Kohle, dadurch gekennzeichnet, daß selbstgängige Kohlen und nicht selbstgängige Kohlen getrennt aufgemahlen werden und die nicht selbstgängige Kohle maximal auf 250° C und min. auf 150° C vorerhitzt und zu Formlingcn kompaktiert wird und die Formlinge der selbstgängigen Kohle auf dem Weg in den Koksofen (24) zugemischt werden, wobei der Mischungsanteil der Formlinge nicht mehr als 60 % beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Carbopech, Öl-Raffinerie-Rückständcn oder Rückständen aus der Kohlcölaufberaotung als Kohlebinder zum Kompaktieren wobei die Kohle nach Zugabe des Kohlebinders einem Mischer (14, 23) und/oder Kneter (13, 22) zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Herstellung regelmäßiger Formlinge beim Kompaktieren mit Mandcl-oder Stäbchenform.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge zur Dicke der Formlinge das Verhältnis 3 : 1 nicht überschreitet und 1 : 1 nicht unterschreitet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kompaktieren eine an sich bekannte Walzenpresse verwendet wird.

Zeichnung