AT365629B

AT365629B - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen trocknen und umwandeln von organischen feststoffen, wie z.b. braunkohle

Info

Publication number: AT365629B
Application number: AT0671379A
Authority: AT
Inventors: Franz Dipl Ing Mayer
Original assignee: Voest Alpine Ag
Priority date: 1979-10-15
Filing date: 1979-10-15
Publication date: 1982-02-10
Also published as: ATA671379A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Trocknen und Umwandeln von organischen Feststoffen, wie z. B. Braunkohle, mittels Heisswassers und Dampf unter überatmosphärischem Druck. Bei einem solchen Verfahren wird durch die Wirkung des Heisswassers und Dampfes das in der Kohle enthaltene Wasser ausgetrieben. Da unter hohen Temperaturen gearbeitet werden muss, wurde bei den bekannten Verfahren der gesamte Wärmebedarf des Prozesses durch Einführung von Dampf in das Prozesswasser, welches unmittelbar mit der Kohle in Berührung ist, gedeckt. Es müssen daher verhältnismässig grosse Dampfmenge in das Prozesswasser direkt eingeführt werden, welche kondensieren und daher die Menge des Prozesswassers beträchtlich erhöhen.

Die Abtrennung der Kohle vom Prozesswasser ist nicht zur Gänze möglich, da feinste Kohleteilchen stets im Prozesswasser zurückbleiben. Das abgetrennte Prozesswasser kann zwar wieder als solches verwendet werden, jedoch nicht zur Gänze, da die Menge des Prozesswassers auch durch die Menge des aus der Kohle ausgetriebenen Wassers erhöht wird. Das Reinigen solcher grosser Mengen von abzuführendem Prozesswasser bringt daher beträchtliche Schwierigkeiten mit sich. Auch die Wirtschaftlichkeit eines solchen Verfahrens wird dadurch beeinträchtigt, dass der Wärmeinhalt der gro- ssen Mengen des abgeführten Prozesswassers grösstenteils verlorengeht.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, die Menge des von den organischen Feststoffen, insbeson-
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schaftlichkeit zu erhöhen. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Kohle od. dgl. in einem Gegenstromvorwärmer regenerativ vorgewärmt, hierauf in einem heissen Prozesswasser und Wasserdampf unter einem Druck von mindestens 8 bar enthaltenden Autoklaven von unten nach oben hochgefördert wird und hierauf die hochgeförderte Kohle od. dgl. entspannt und belüftet wird, wobei in den Autoklaven Heissdampf mit einer Temperatur von mindestens 1600C zugeführt wird und wobei aus dem unteren Bereich des Autoklaven im Kontakt mit der eingeführten Kohle od. dgl.

abgekühl- tes Prozesswasser abgezogen wird und nach Aufwärmung in höhere Zonen unterhalb des Wasserspiegels rückgeführt wird. Dadurch, dass die Kohle od. dgl. im Autoklaven hochgefördert wird, gelangt sie im Prozesswasser aus Zonen niedrigerer Temperatur in Zonen immer höherer Temperatur, so dass die Aufwärmung der Kohle od. dgl. im Gegenstrom erfolgt. Es wird daher die Wärme des Prozesswassers besser ausgenützt. Sobald die Kohle od. dgl. bei der Hochförderung aus dem Prozess über den Spiegel des Prozesswassers gelangt und in die Dampf atmosphäre eintritt, kann der Dampf vollständig an der Kohle od. dgl. angreifen und es wird die Entwässerung auf diese Weise durchgeführt.

Dadurch aber, dass Prozesswasser in einer unteren Zone des Autoklaven, in welcher beispielsweise Temperaturen von mindestens 300C auftreten, abgezogen wird und die Erwärmung ausserhalb des Autoklaven erfolgt, wird die Menge des für den Wärmebedarf erforderlichen Dampfes, welcher direkt mit dem Prozesswasser in Berührung gelangt, wesentlich verringert, so dass die Menge des Abwassers, welches für den Prozess verlorengeht und dessen Reinigung Schwierigkeiten bereitet, verringert wird. Der Autoklav steht unter einem Druck von mindestens 8 bar und der Heizdampf wird dem Autoklaven mit einer Temperatur von mindestens 1600C zugeführt.

Der Druck kann hiebei beispielsweise 18 bis 20 bar betragen und die Dampftemperatur ungefähr 210 C. Durch die regenerative Vorwärmung der Kohle vor ihrem Eintritt in den Autoklaven wird der Prozess wirtschaftlicher gestaltet, da für diese Vorwärmung im Prozess anfallende Wärme ausgenützt werden kann. Vorzugsweise wird gemäss der Erfindung das aufgewärmte Prozesswasser in Temperaturzonen des Prozesswassers in den Autoklaven rückgeführt, deren Temperatur der Aufwärmtemperatur des rückgeführten Prozesswassers entspricht.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren so durchgeführt, dass aus dem Autoklaven Wasser knapp unterhalb des Wasserspiegels abgezogen und in einen Oxydator eingeführt wird, dass in den Oxydator Luft und/oder Sauerstoff für die Oxydation im Prozesswasser enthaltener organischer Stoffe eingeführt wird und dass aus dem Oxydator Prozesswasser abgeführt und zur indirekten Erwärmung des in den Autoklaven rückzuführenden Wassers ausgenützt wird. In dem Oxydator erfolgt durch die zuzuführende Luft oder den Sauerstoff eine Nassverbrennung und es wird auf diese Weise die Temperatur des Prozesswassers im Oxydator erhöht.

Durch die Ausnützung des aus dem Oxydator abgeführten Prozesswassers zur Erwärmung des in den Autoklaven rückzuführenden Wassers wird die Wärmebilanz verbessert und dadurch, dass diese Erwärmung indirekt, d. h. also mittels eines Wärmeaustauschers erfolgt, wird eine Erhöhung der Prozesswassermenge vermieden.

Gemäss der Erfindung kann aus dem Oxydator N,, CO und/oder Dampf abgezogen und zur indirekten Erwärmung der dem Oxydator zuzuführenden Luft oder Oa verwendet werden. Es können auf diese Weise Gase, welche an sich im Prozess nutzlos sind und nur die Atmosphäre verschlechtern, für die Verbesserung der Wärmebilanz ausgenützt werden.

Gemäss der Erfindung kann auch die zur Belüftung der Kohle od. dgl. verwendete Luft und/oder in der Entspannungsvorrichtung für die Kohle od. dgl. freiwerdender Dampf zur indirekten Erwärmung des in den Autoklaven rückzuführenden Prozesswassers ausgenützt werden.
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art, dass das hiezu dienende Wasser von oben nach unten durch den Gegenstromvorwärmer im Kreislauf geführt und durch bei der Belüftung der Kohle od. dgl. verwendete Luft und/oder beim Entspannen der Kohle freiwerdenden Dampf und/oder aus dem Oxydator abgeführtes und entspanntes Prozesswasser indirekt erwärmt wird und dass die Kohle im Gegenstromvorwärmer aufwärts geführt wird.

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeich-
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schnecke wird die Kohle od. dgl. im Autoklaven in geregelter Weise aufwärts gefördert und die Drehgeschwindigkeit sowie die Förderhöhe dieser Schnecke bestimmen die Einwirkungsdauer des Prozesswassers und des Sattdampfes auf die Kohle od. dgl. Weiters ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gekennzeichnet durch eine Vorwärmeinrichtung mit einer schräg aufwärts geführten Transportvorrichtung, auf welche die Kohle od. dgl. aufgebracht wird, wobei im oberen Bereich eines die Fördervorrichtung umgebenden Gehäuses eine Wasserzuführungsstelle und im unteren Bereich desselben eine Wasseraustrittsstelle vorgesehen ist.

Die Fördervorrichtung ist erfindungsgemäss so ausgestattet, dass eine Trennung von Wasser und organischen Stoffen erfolgt.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert.

- ist ein Gegenstromvorwärmer, welcher unter Atmosphärendruck steht. In diesem Gegenstromvorwärmer wird die zu entwässernde Rohkohle bei --2-- eingebracht, gelangt auf eine Fördervorrichtung-3-und wird auf dieser in der Richtung des Pfeiles --4-- zu einer Austragstelle --5-- transportiert. Bei --6-- wird Heisswasser eingeführt. Bei --7-- wird dieses Heisswasser
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vorrichtung --3-- im Gegenstrom zu dem bei --6-- eintretenden Heizmedium erfolgt. Der Vorwärmer - kann mit dem Heizmedium ganz oder teilweise gefüllt werden. Wahlweise können Düsen - vorgesehen sein, mittels welcher die auf der Fördervorrichtung liegende Kohle besprüht wird.

Die Fördervorrichtung läuft schräg aufwärts von der Einbringungsstelle --2--. zur AustragsteI- le --5--, so dass dem Umstand Rechnung getragen wird, dass das bei --6-- eintretende Heizmedium bei seiner Abkühlung abwärts strömt.

Von der Austragstelle-5-wird, wie durch einen Pfeil --9-- angedeutet ist, die vorgewärmte Kohle zu einem Autoklaven --10-- gefördert. Die vorgewärmte Kohle wird in den Autoklaven --10-- über eine Druckschleuse --11-- im unteren Bereich desselben eingeführt. Der Pfeil - ist aufwärts gerichtet und wenn der Transport aufwärts erfolgen soll, so kann dies durch einfache Fördermittel, wie Schnecke, Aufzug od. dgl. erfolgen. Es kann aber auch die Austrag- stelle -5-- in einer höheren Lage als die Schleuse --11-- oder in gleicher Höhe mit dieser angeordnet sein, wodurch der Transport erleichtert wird. Innerhalb des Autoklaven ist eine Förderschnecke --12-- vorgesehen, deren Gänge mit-13-bezeichnet sind und welche um eine Achse - rotiert.

Der Autoklav ist teilweise mit Prozesswasser gefüllt, wobei der Wasserspiegel mit - bezeichnet ist. Im Raum oberhalb des Wasserspiegels --15-- befindet sich Dampf. Die Kohle wird somit durch das im Autoklaven befindliche Wasser hindurch und dann weiter durch die oberhalb des Wasserspiegels --15-- befindliche Wasserdampfatmosphäre aufwärts transportiert. Im oberen Bereich des Autoklaven --10-- befindet sich eine Druckschleuse --16--, über welche die Kohle ausge-

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Claims

--17-- wirdPATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum kontinuierlichen Trocknen und Umwandeln von organischen Feststoffen, wie z. B. Braunkohle, mittels Heisswassers und Dampf unter überatmosphärischem Druck, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohle od. dgl. in einem Gegenstromvorwärmer (1) regenerativ vorgewärmt, hierauf in einem heisses Prozesswasser und Wasserdampf unter einem Druck von mindestens 8 bar enthaltenden Autoklaven (10) von unten nach oben hochgefördert wird und hierauf die hochgeförderte Kohle EMI4.1 dgl.Aufwärmung in höhere Zonen unterhalb des Wasserspiegels (15) rückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgewärmte Prozesswasser jeweils in Temperaturzonen des Prozesswassers in den Autoklaven (10) rückgeführt wird, deren Temperatur jener des rückgeführten Prozesswassers entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Autoklaven (10) Wasser knapp unterhalb des Wasserspiegels (15) abgezogen und in einen Oxydator (23) eingeführt EMI4.2 wasser enthaltener organischer Stoffe eingeführt wird und dass aus dem Oxydator (23) Prozesswasser abgeführt und zur indirekten Erwärmung des in den Autoklaven (10) rückzuführenden Wassers ausgenützt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Oxydator N :, CO und/oder Dampf abgezogen und zur indirekten Erwärmung der/des dem Oxydator (23) zuzuführenden Verbrennungsluft und/oder Sauerstoffes verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Belüftung der Kohle od. dgl. verwendete Luft und/oder in der Entspannungsvorrichtung (17) für die EMI4.3 führenden Prozesswassers ausgenützt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zur regenerativen Vorwärmung der Kohle od. dgl. dienende Wasser von oben nach unten durch den Gegenstromvorwärmer (1) im Kreislauf geführt und durch zur Belüftung der Kohle verwendete Luft und/oder beim Entspannen der Kohle od. dgl. freiwerdenden Dampf und/oder aus dem Oxydator (23) abgeführtes und entspanntes Prozesswasser indirekt erwärmt wird und dass die Kohle od. dgl. im Gegenstromvorwärmer (1) aufwärts geführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmung der Kohle od. dgl. durch Besprühen mit Wasser erfolgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Autoklaven (10) unten eine Druckschleuse (11) zur Zuführung der Kohle od. dgl. und oben eine Druckschleuse (16) zur Ausbringung der Kohle od. dgl. vorgesehen ist und EMI4.4 sehen ist, deren Gänge (13) siebartig ausgebildet sind, und/oder von einem siebartig ausgebildeten Mantel umgeben sind.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Vorwärmeinrichtung (1) mit einer schräg aufwärts geführten Fördervorrichtung (3), auf welche die Kohle od. dgl. aufgebracht wird, wobei im oberen Bereich eines die Fördervorrichtung (3) umgebenden Gehäuses eine Wasserzuführungsstelle (6) und im unteren Bereich desselben eine Wasseraustrittsstelle (7) vorgesehen ist.