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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung und Vorerhitzung der Kohle als Vorbereitung für den Kohleveredlungsprozess, wie z. B. für die Kohlevergasung oder Kohleverkokung, mittels eines
Trocknungsgases, welches, durch Zufuhr von Wärmemengen, die festen, heissen Prozessrückständen, wie z. B. ausgedrückten Koks, im Wärmeaustausch entzogen wurden, trocknungsfähig gemacht bzw. erhalten wird.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen der aus der Koksofenbatterie ausgestossene Heisskoks zur
Dampferzeugung herangezogen wird. Diese Verfahren haben den Nachteil, dass neben dem Koks auch
Dampf erzeugt wird, für den ein entsprechender Markt gesucht werden muss, während die benötigten
Prozesswärmen gekauft werden müssen. Es ist ferner bekannt, die Durchsatzkapazität von Hüttenöfen durch Trocknung und Vorerhitzung der eingesetzten Stoffe wesentlich zu steigern. Bei diesen Verfahren wird in der Kokstrockenlöschung oftmals das Löschgas (DE-PS Nr. 453464) als Trocknungsgas für die zu trocknende Kohle in einer einzigen Trocknungsstufe verwendet. Dies hat jedoch den Nachteil, dass das
Löschgas den Wassergehalt der Kohle aufnimmt und dadurch bei einer Rezirkulierung mit dem Heisskoks
Wassergas erzeugt wird, wodurch die Explosionsgefahr bedeutend erhöht wird.
Aus diesem Grund wurde auch das Löschgas vom Trocknungsgas durch einen Wärmetauscher getrennt, wobei als Trocknungsgas
Luft verwendet wird, wodurch die Trocknungstemperatur infolge der Selbstentzündbarkeit der Kohle bedeutend reduziert wird. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der einstufigen Trocknungsanlagen wird darin gesehen, dass für die Trocknung der Kohle im Bereich unter 105 C eine relativ grosse Wärmemenge notwendig ist, die bei der Kohlevorerhitzung über 100 C bis auf etwa 300 C fehlt, so dass zur Erreichung dieses Zweckes in der einstufigen Anlage eine unwirtschaftlich grosse Wärmemenge benötigt wird. Darüber hinaus gelingt es nicht die vorerhitzte Kohle von der im Trocknungsbereich ausgetriebenen Feuchtigkeit zu trennen, so dass die Kohlezerlegung begünstigt wird.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die Kohlevorerhitzung mittels der Abwärme, die beim
Löschen des Heisskokses anfällt, in wirtschaftlicher Weise in einem mehr oder weniger geschlossenen Kreis über das Mass der Kohletrocknung bis nahe zur Kohleerweichung durchzuführen, wobei die Kohlevorer- hitzung zur Vermeidung von Kohlenstaubexplosionen in inerter Atmosphäre durchgeführt wird.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung oder Löschung von Prozessrückständen benutztes Heissgas im Kreislauf (Primärkreislauf) über Staubabscheider und über Wärmetauschvor- richtungen geführt wird, von welchen mindestens eine ein sekundäres Kreislauf-Inertgas, vorzugsweise
Stickstoff, erhitzt, welches in zwei im Kreislauf des Gases hintereinander geschalteten Kohlevorwärm- bzw. Kohletrocknungsvorrichtungen im Gegenstrom und/oder im Gleichstrom mit der vorzubereitenden, die beiden Vorwärm- bzw. Trocknungsvorrichtungen nacheinander durchlaufenden, Kohle wärmemässig direkt oder indirekt über Wärmetauschflächen kontaktiert wird. Weitere erfindungswesentliche Verfahrensmerkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung erlaubt die Verwertung der rückgewonnenen Abwärme ohne Energieumwandlung direkt in der Kokerei, so dass die Energiebilanz derselben verbessert und der Fremdenergieaufwand verringert wird. Dieser Effekt geht über die Anwendung von zwei Stufen hinaus, weil dadurch neben energiewirt- schaftlichen Problemen auch verfahrenstechnische Probleme verbessert werden, indem beispielsweise die vorerhitzte Kohle vom heisseren trockenen Inertgasstrom durchströmt wird und der abströmende
Trocknungsstrom vom Kohletrockner eine Temperatur aufweist, die wesentlich geringer ist als jene der vorerhitzten Kohle, wodurch die Energierückgewinnung verbessert wird.
Die Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 beispielsweise und schematisch in Form von Schaltbildern dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 eine Kohletrocknungs-und Vorerhitzungsanlage im Wärmeverbund mit einer Kokstrockenkühlanlage, Fig. 2 ein ähnliches Schaltbild und Fig. 3 eine weitere Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild, wobei als Kohlevorwärm- bzw. Kohletrocknungsvorrichtung zwei Stromtrockner --12 und 14-- vorgesehen sind, die kohlen- und gasseitig hintereinander geschaltet sind, die mit einer Kokstrockenkühlanlage wärmetechnisch verbunden sind. In einem Kühlbunker --2-- einer Kokstrockenkühlanlage wird der heisse Koks aus den Verkokungskammern durch ein inertes Heissgas im Primärkreislauf gekühlt bzw. trocken gelöscht. Der gekühlte Koks gelangt auf eine Austragsrinne --3--,
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--4-- abgetrennt- bzw. seiner Heizfläche --11-- ist ein Kreislauf eines sekundären Inertgases, wie z. B. Rauchgas entweder aus dem Regenerativ-Wärmetauscher der Koksofenbatterie entnommen oder stammend aus der Verbrennung von Gichtgas, angeschlossen.
Das Inertgas strömt über die Leitungen --9 und 10-- in die Heizfläche --11--, wo es erhitzt wird. Das heisse inerte Heissgas durchströmt nun die erste Kohlevorwärmbzw. Kohletrocknungsvorrichtung, die als Stromtrockner zur Kohlevorerhitzung ausgebildet ist. Nach dem Stromtrockner --12-- ist ein Zyklonabscheider --13-- geschaltet, von dem die vorerhitzte Kohle in den Kohlenbehälter --22-- geführt wird. Das teilweise abgekühlte sekundäre Kreislauf-Inertgas verlässt den Zyklonabscheider --13-- über die Leitung --43-- zu einer zweiten Kohlevorwärm- bzw. Kohletrocknungsvorrichtung, die als Stromtrockner --14-- zur Kohletrocknung ausgebildet ist.
Hierauf wird ein Zyklonabscheider --15-- durchströmt, von dem die Leitung --21-- für den Transport der abgeschiedenen trockenen Kohle in den Stromtrockner --12-- abzweigt. Das abgekühlte und gereinigte Heissgas, welches nun die Feuchtigkeit aus der Kohle enthält, wird über ein Fördergebläse --16-- einem Feinabscheider - zugeführt und verlässt über die Leitung --18-- die Anlage. Ein Teil des Heissgases wird über die Leitung --19-- in die Leitung --10-- rückgeführt, wobei mit den Ventilen --38, 39 und 40-- in den Leitungen --9, 18 und 19-- das Verhältnis des über die Leitung --18-- abgegebenen Teilstromes an den Kamin zum über die Leitung --19-- rezirkulierten Teilstrom geregelt wird.
Die Nasskohle --20-- tritt zuerst in den als Trocknungsanlage ausgebildeten Stromtrockner --14-- ein und wird von dort zum als Kohlevorerhitzer ausgebildeten Stromtrockner --12-- geführt. Die Kohle wird dabei in der ersten und zweiten Kohlevorwärm- bzw. Kohletrocknungsvorrichtung im Gleichstrom vom
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gesammelt und mit dem Kohlestaubaustrag unter eventueller Zumischung eines Bindemittels --42-vermischt. Dieses Gemisch wird dem Kohlebunker --22-- zur Chargierung der Verkokungsöfen beigefügt, so dass kein staubförmiger Koksverlust auftritt.
Im Wärmetauscher --7-- ist weiters eine Heizfläche --23-- eingebaut, in der Dampf als Nebenprodukt für Prozesswärme oder für die Stromerzeugung hergestellt wird. Das Sekundärgas kann durch Schliessen des Ventils --39-- und durch Öffnen der Ventile --38 und 40-- im offenen Kreis und durch Öffnen des Ventils --39-- und Schliessen der Ventile --38 und 40-- im geschlossenen Kreis gefahren werden, doch muss zu diesem letzteren Zweck noch ein Wasserabscheider ähnlich Fig. 2, Pos. 27, 28 eingebaut werden.
Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 im Primärkreislauf durch die Anordnung von zwei weiteren Heizflächen im Wärmetauscher --7--, die mit den Kohlevorwärm- bzw. Kohletrocknungsvorrichtungen wärmetechnisch verbunden sind. Das in der Heizfläche --11-- erhitzte sekundäre Heissgas durchströmt, wie in Fig. l, den Stromtrockner --12-- und den Zyklonabscheider --13-- und wird danach über das Klektrofilter --24-- zur Heizfläche --25-- geführt, wo es erneut erhitzt und anschliessend in die als Wirbelschichtapparat --26-- ausgebildete zweite Kohlevorwärm- bzw. Kohletrocknungsvorrichtung zur Trocknung der Kohle geleitet wird.
Hierauf wird das abgekühlte Heissgas im Nassabscheider-27- gereinigt und einem Kondensator --28-- zugeführt, wo die aufgenommene Feuchtigkeit abgeschieden wird.
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Die Nasskohle --20-- wird im Wirbelschichtapparat --26-- getrocknet und über die Leitung --21-- dem Stromtrockner --12-- zur Erhitzung zugeführt. Im Wirbelschichtapparat --26-- befindet sich eine Heizfläche --29-- zur indirekten Wärmeeinbringung, z. B. mittels eines Thermalöles. Diese Wärme wird in einem geschlossenen Kreislauf vom Wärmetauscher --31-- mittels einer Pumpe --30-- übertragen, wobei der Wärmetauscher --31-- über die Heizfläche --32-- im Wärmetauscher --7-- beheizt wird und zur Aufrechterhaltung der Zirkulation eine Speisepumpe --33-- vorgesehen ist.
Die Fig. 3 unterscheidet sich von den vorgenannten Figuren in der Anordnung von zwei Wirbel- schichtapparaten --26 und 34-- als Kohlevorwärm- und Kohletrocknungsvorrichtung, die durch die Heiz- flächen --11, 32 und 37-- im Wärmetauscher --7-- des Primärkreislaufes mit den nötigen Wärmemengen versorgt werden. Das sekundäre Heissgas ist im offenen Kreis geführt und wird in der Heizfläche --11-- erhitzt. Die Heizfläche --37-- dient zur indirekten Wärmeeinbringung in den Wirbelschichtapparat --34-- über die Heizfläche --35-- und die Zirkulationspumpe --36--.
Der Wirbelschichtapparat --26-- wird, wie in Fig. 2, über die Heizfläche --32-- ohne Zwischenschaltung des Wärmetauschers --31-- mittels der Heizfläche --29-- von Heisswasser oder Dampf beheizt. Die Nasskohle --20-- wird hier im Wirbelschicht-
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apparat --26-- getrocknet und im Wirbelschichtapparat --34-- vorerhitzt und im vorerhitzten Zustand in den Kohlenbunker --22-- zu ihrer weiteren Verwendung eingebracht.
In allen drei Schaltbildern ist der Primärkreislauf stark vereinfacht und identisch dargestellt, wobei innerhalb der Erfindung verschiedene Varianten und Ausführungsformen möglich sind. Während als
Primärkreisgas Stickstoff Verwendung findet, kann zur Kohletrocknung und Vorerhitzung als inertes
Heissgas Rauchgas verwendet werden, das bei Kokereien beispielsweise aus der Beheizung von
Verkokungsöfen anfällt. Eine ständige Versorgung mit grossen Mengen von frischem Rauchgas ermöglicht den Betrieb in einem offenen Kreis, so dass Einrichtungen zur Trocknung des Rauchgases entfallen können.
Die Erfindung wurde an Hand eines Beispieles mit Kokstrockenkühlung beschrieben. Sie ist aber auf dieses Beispiel nicht beschränkt und kann auch als Vorstufe für die Kohlevergasung angewendet werden, wobei die Abwärmen aus den festen Rückständen erfindungsgemäss für die Vorwärmung und Trocknung der Kohle herangezogen werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Trocknung und Vorerhitzung der Kohle als Vorbereitung für den Kohleveredlungs- prozess, wie z. B. für die Kohlevergasung oder die Kohleverkokung, mittels eines Trocknungsgases, welches, durch Zufuhr von Wärmemengen, die festen, heissen Prozessrückständen, wie z. B. ausgedrücktem
Koks, im Wärmeaustausch entzogen werden, trocknungsfähig gemacht bzw. erhalten wird, da- durch gekennzeichnet, dass zur Kühlung oder Löschung von Prozessrückständen benutztes Heissgas im Kreislauf (Primärkreislauf) über Staubabscheider und über Wärmetauschvorrich- tungen geführt wird, von welchen mindestens eine ein sekundäres Kreislauf-Inertgas, vorzugsweise
Stickstoff, erhitzt, welches in zwei im Kreislauf des Gases hintereinander geschalteten Kohlevorwärm- bzw.
Kohletrocknungsvorrichtungen im Gegenstrom und/oder im Gleichstrom mit der vorzubereitenden, die beiden Vorwärm-bzw. Trocknungsvorrichtungen nacheinander durchlaufenden, Kohle wärmemässig direkt oder indirekt über Austauschflächen kontaktiert wird.
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