AT366088B

AT366088B - Verfahren zum kontinuierlichen trocknen und umwan-deln von organischen feststoffen, wie z.b. braun- kohle

Info

Publication number: AT366088B
Application number: AT0671479A
Authority: AT
Inventors: Jaroslav Dipl Ing Dr Fohl
Original assignee: Voest Alpine Ag
Priority date: 1979-10-15
Filing date: 1979-10-15
Publication date: 1982-03-10
Also published as: ATA671479A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Trocknen und Umwandeln von organischen Feststoffen, wie z. B. Braunkohle, mittels Heisswassers unter überatmosphärischem Druck, bei welchem eine Aufschlämmung der Kohle od. dgl. in der Körnung von 0 bis 20 mm, vorzugsweise 0 bis 10 mm, in Wasser gebildet wird. Bei einem solchen Verfahren wird durch die Wirkung des Heisswassers das in der Braunkohle enthaltene Wasser in flüssiger Form ausgetrieben.

Da unter hohen Temperaturen gearbeitet werden muss, wird bei den bekannten Verfahren und Verfahrensvorschlägen das Prozesswasser, welches unmittelbar mit der Braunkohle in Kontakt ist, durch Einführung von Wasserdampf erhitzt. Dieser Wasserdampf kondensiert und erhöht daher die Prozesswassermenge, die in weiterer Folge einer Reinigung zugeführt werden muss. Darüber hinaus erweisen sich die Gegenstrombedingungen für beide am direkten Wärmeaustausch teilnehmenden Stoffe-Kohle und Wasser -, die erst eine optimale Wärmeausnutzung garantieren, bei stückiger Kohle nur sehr schwer, bei feinkörniger Kohle als nicht praktisch realisierbar.

Bei den bekannten Verfahren und Verfahrensvorschlägen wird ferner auch die Reinigung des überschüssigen, aus dem Prozess ausscheidenden Wassers dadurch erschwert, da sein hohes Temperaturniveau nicht oder nur teilweise für die Reinigung herangezogen werden kann.

Auch das während des Trocknungsprozesses durch den Abbau von Carboxylgruppen entstehende CO2 bereitet, bedingt durch die Notwendigkeit, es laufend dem Prozess zu entziehen, Schwierigkeiten, besonders in Fällen, wo der Reaktionsraum nicht zur Gänze mit Wasser ausgefüllt ist.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, die Menge des von der getrockneten Kohle innerhalb des Prozesses abgeschiedenen Wassers möglichst gering zu halten, die Wirtschaftlichkeit des Prozesses durch eine optimale Wärmeausnutzung zu erhöhen, das Abwasserreinigungsproblem zu verringern und das Kohlendioxyd dem Prozess kontinuierlich und in einer einfachen Weise zu entziehen.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Aufschlämmung unter einem Druck von mindestens 8 bar durch einen Wärmeaustauscher in Gegenstrom zu einem Heizmedium und getrennt von diesem gefördert und erhitzt wird, hierauf die Kohle od. dgl. vom Wasser abgeschieden, entspannt und belüftet wird. Dadurch, dass das Heisswasser getrennt vom Prozesswasser geführt wird und die Erwärmung des Prozesswassers indirekt im Wärmeaustauscher erfolgt, wird die Menge des Prozesswassers nicht durch den zu Heizzwecken zugeführten Wasserdampf erhöht. Die Menge des innerhalb des Prozesses abgeschiedenen Prozesswassers entspricht nur mehr der Menge des über die Aufschlämmung zugeführten Prozesswassers zusätzlich der Menge des aus der Kohle od. dgl. ausgetriebenen Wassers.

Die Aufschlämmung wird hiebei dem Wärmeaustauscher unter einem Druck von mindestens 8 bar zugeführt, wobei die Aufschlämmung unter Atmosphärendruck gebildet werden kann. Der Druck kann beispielsweise 10 bis 40 bar betragen.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das abgeschiedene Prozesswasser als Heizmedium dem Wärmeaustauscher zugeführt, wobei dem Wärmeaustauscher zusätzliche Wärmemengen zugeführt werden. Auf diese Weise wird die Wärme des abgeschiedenen Prozesswassers für die Aufheizung des Wärmeaustauschers ausgenutzt. Die Mischung der Kohle od. dgl. mit dem Prozesswasser unter Atmosphärendruck ermöglicht die Anwendung einer einfachen Apparatur.

Hiebei kann gemäss der Erfindung die Aufschlämmung in kaltem Zustand dem Wärmeaustauscher zugeführt werden.

Gemäss der Erfindung wird vorzugsweise das von der Kohle abgeschiedene Prozesswasser über einen Oxydator, in welchen Luft zur Oxydation zumindest des Grossteiles der im Wasser verbliebenen organischen Anteile eingeführt wird, der Heizseite des Wärmeaustauschers zugeführt. Durch die Oxydation dieser organischen Anteile wird das Prozesswasser gereinigt und überdies erwärmt.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zusätzliche Wärmemenge dem Wärmeaustauscher in der Weise zugeführt, dass Heissdampf in den Wärmeaustauscher und/oder in den Oxydator eingeführt wird. Hiebei kann das abgeschiedene Prozesswasser im Oxydator durch den Heissdampf auf eine Temperatur von mindestens 160 C erhitzt werden bzw. es kann der Heissdampf in den Wärmeaustauscher unter einer Temperatur von mindestens 200 C eingeführt werden.

Beispielsweise können Temperaturen von 200 bis 250 C gewählt werden. Die Zuführung des von der Kohle od. dgl. abgeschiedenen Prozesswassers zur Heizseite des Wärmeaustauschers kann unter einem Druck von mindestens 8 bar, beispielsweise 10 bis 40 bar, erfolgen.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das als Heizmedium im Wärme-

austauscher verwendete, aus diesem austretende Wasser nach weitgehender Abgabe seiner Wärme teilweise zur Aufschlämmung der Kohle od. dgl. verwendet, so dass nur der überschüssige Teil des Prozesswassers dann als Abwasser abgeführt werden muss. Wenn die Aufschlämmung der Kohle od. dgl. unter atmosphärischem Druck erfolgt, muss das aus dem Wärmeaustauscher austretende Was- ser entspannt werden und dies erfolgt gemäss der Erfindung zweckmässig in einer Turbine, so dass die Energie rückgewonnen werden kann.

Gemäss der Erfindung wird zweckmässig die zur Belüftung der Kohle od. dgl. verwendete Luft und gegebenenfalls bei der Entspannung der Kohle freiwerdender Dampf in den Oxydator eingeführt. Dies hat den Vorteil, dass die zur Belüftung der Kohle od. dgl. verwendete Luft bereits vorgewärmt ist. Wenn der bei der Entspannung der Kohle od. dgl. freiwerdende Dampf in den Oxy- dator eingeführt wird, wird auch der Wärmeinhalt dieses Dampfes ausgenutzt.

Gemäss der Erfindung kann auch die aus dem Belüfter austretende, im Kontakt mit der Kohle od. dgl. aufgewärmte Luft und bei der Entspannung der Kohle od. dgl. freiwerdender Dampf zu Vorwärmzwecken, beispielsweise zur Vorwärmung des Kesselspeisewassers für die Dampferzeugung verwendet und es kann auch aus dem Oxydator N2, CO2 und/oder Dampf abgeschieden und zu Vorwärmzwecken, beispielsweise zur Aufheizung der in den Oxydator eingeführten Luft verwendet werden. Auf diese Weise wird die Wirtschaftlichkeit der Prozessführung weiter erhöht.

In der Zeichnung ist die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch veranschaulicht.

- ist ein Aufschlämmbehälter, in welchen Kohle (Pfeil 2), auf eine Stückgrösse bis zu 10 mm zerkleinert, und Prozesswasser über eine Leitung --3-- eingebracht wird. Durch einen Mischflügel --4-- wird die Kohle mit dem Prozesswasser vermischt und aufgeschlämmt. Der Behäl- ter --1-- steht hiebei unter Atmosphärendruck. Durch eine Hochdruckpumpe --5-- wird die Aufschlämmung unter einem Druck von mindestens 8 bar in einen Wärmeaustauscher --6-- eingeführt.

Die von der Aufschlämmung durchströmten Räume sind mit --7-- bezeichnet. Bei --8-- strömt die Aufschlämmung in einen Abscheider --9--, welcher ebenso wie die Räume --7-- unter Druck steht, und in welchem die Kohle vom Prozesswasser abgetrennt wird. Dieser Abscheider ist von einer Zentrifuge gebildet. Bei --10-- wird die aus dem Abscheider ausgebrachte Kohle entspannt und gelangt in einen Belüfter --11--, in welchem sie mittels eines Gebläses --12-- belüftet wird. Die getrocknete Kohle wird bei --13-- ausgebracht.

Das im Abscheider --9-- von der Kohle abgeschiedene Prozesswasser wird, wie der Pfeil 14 andeutet, in einen Oxydator --15-- eingebracht, der noch unter einem Druck von mindestens 8 bar steht. In den Oxydator --15-- wird bei --16-- Luft oder Sauerstoff eingeblasen, wodurch die im Prozesswasser enthaltenen feinen organischen Stoffe zumindestens grossteils oxydiert werden. Bei - wird das Prozesswasser aus dem Oxydator --15-- ausgebracht und über eine Hochdruckpumpe --18-- als Heizmedium bei --19-- in den unteren Bereich der heizseitigen Räume --20-- des Wärmeaustauschers-6-- eingeführt.

- ist ein Kessel, welchem das Speisewasser über eine Leitung --22-- durch eine Hoch- druckpumpe zugeführt wird. Über einen Überhitzer --24-- strömt nun der Heissdampf über eine Leitung --25-- in den Oxydator --15-- und heizt dort das Prozesswasser auf eine Temperatur von 200 bis 250 C auf. Über eine Leitung --26-- strömt der Heissdampf vom Überhitzer --24-- in die Räume --20-- des Wärmeaustauschers --6--. Es kann gegebenenfalls auch nur die Lei- tung-26-oder nur die Leitung --25-- vorgesehen sein, in welchem Fall dann die Erhitzung des in den Räumen --20-- aufwärts strömenden Heizmediums bzw.. Prozesswassers entweder nur innerhalb der Räume --20-- oder nur innerhalb des Oxydators --15-- erfolgt.

Das auf mindestens
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wasser abgeführt. An dieser Stelle ist die Temperatur des aufwärts strömenden Prozesswassers bereits so weit abgesunken, dass ein wirtschaftlicher Wärmeaustausch nicht mehr erfolgt.

Das Prozesswasser tritt in die Räume --7-- mit der höchsten Temperatur (200 bis 250 C) ein und die Aufschlämmung wird duch die Pumpe-5-- bei-28-- den Räumen-7-- kalt zugeführt.

Der Wärmeaustauscher --6-- arbeitet somit nach dem Gegenstromprinzip, wobei an der Stelle der

höchsten Temperatur der Aufschlämmung das als Heizmedium dienende Prozesswasser die höchste Temperatur aufweist.

Bei --29--. wird das bei --27-- aus dem Wärmeaustauscher --6-- ausströmende, als Heizmedium dienende Prozesswasser entspannt. Ein Teil dieses Prozesswassers wird durch eine Niederdruckpumpe --30-- über die Leitung --3-- dem Aufschlämmbehälter --1-- wieder als Prozesswasser zugeführt. Der überschüssige Teil des Prozesswassers wird durch ein Filter --31-- geführt, aus welchem der noch verbleibende Kohleschlamm bei --32-- ausgebracht wird, während der nunmehr bereits weitgehend gereinigte Anteil des Prozesswassers bei --33-- abgeführt wird.

Die im Behälter --11-- aufgewärmte Luft wird aus diesem bei --34-- abgeführt und gelangt in eine Leitung --35--. In der Entspannungseinrichtung --10-- wird Dampf frei, welcher gleichfalls in die Leitung --35-- gelangt. Aus der Leitung --35-- wird nun mittels eines Kompressors --36-- Dampf-Luft-Gemisch dem Oxydator-15-- zugeführt. Der Rest dieses Dampf-Luft-Gemisches wird über eine Leitung --37-- einem Wärmeaustauscher --38-- zugeführt, welcher das Speisewasser erwärmt, wobei die entstandenen Brüden bei --39-- abgeführt werden.

Über eine Leitung --40-- werden N2, CO2 und/oder Dampf aus dem Oxydator-15-abgeschieden, bei-41- entspannt und über eine Leitung --42-- einem Wärmeaustauscher --43-- zugeführt und zur Erwärmung des durch den Kompressor --36-- dem --36-- dem Oxydator --15-- zugeführten Dampf-Luft-Gemisches ausgenutzt, wobei die Brüden bei abströmen.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum kontinuierlichen Trocknen und Umwandeln von organischen Feststoffen, wie z. B. Braunkohle, mittels Heisswassers unter überatmosphärischem Druck, bei welchem eine Aufschlämmung der Kohle od. dgl. in der Körnung von 0 bis 20 mm, vorzugsweise 0 bis 10 mm, in Wasser gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschlämmung unter einem Druck von mindestens 8 bar durch einen Wärmeaustauscher (6) in Gegenstrom zu einem Heizmedium und getrennt von diesem gefördert und erhitzt wird, hierauf die Kohle od. dgl. vom Wasser abgeschieden, entspannt und belüftet wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Kohle od. dgl. abgetrennte Prozesswasser als Heizmedium dem Wärmeaustauscher (6) zugeführt wird, wobei dem Wärmeaustauscher (6) ausser der im Prozesswasser enthaltenen, noch zusätzliche Wärmemengen zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschlämmung in kaltem Zustand dem Wärmeaustauscher (6) zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Kohle od. dgl. abgeschiedene Prozesswasser über einen Oxydator (15), in welchen Luft und/oder Sauerstoff zur Oxydation zumindestens des Grossteiles der im Wasser verbliebenen organischen Feststoffe eingeführt wird, der Heizseite des Wärmeaustauschers (6) zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Wärmemenge dem Wärmeaustauscher (6) in der Weise zugeführt wird, dass der Heissdampf in den Wärmeaustauscher (6) und/oder in den Oxydator (15) eingeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Kohle od. dgl. abgeschiedene Prozesswasser der Heizseite des Wärmeaustauschers (6) unter einem Druck von mindestens 8 bar zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das abgeschiedene Prozesswasser im Oxydator (15) durch den Heissdampf auf eine Temperatur von mindestens 160 C erhitzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Heissdampf in den Wärmeaustauscher (6) unter einer Temperatur von mindestens 200 C eingeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das als Heizmedium im Wärmeaustauscher (6) verwendete, aus diesem austretende Wasser nach weitgehen- <Desc/Clms Page number 4> der Abgabe seiner Wärme teilweise zur Aufschlämmung der Kohle od. dgl. verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das als Heizmedium verwendete, aus dem Wärmeaustauscher (6) austretende Wasser in einer Turbine entspannt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Belüftung der Kohle od. dgl. verwendete Luft und gegebenenfalls bei der Entspannung der Kohle od. dgl. freiwerdender Dampf in den Oxydator (15) eingeführt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Belüfter austretende, im Kontakt mit der Kohle od. dgl. aufgewärmte Luft und bei der Entspannung der Kohle od. dgl. freiwerdender Dampf zu Vorwärmzwecken, beispielsweise zur Vorwärmung des Kesselspeisewassers für die Dampferzeugung verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Oxydator (15) N2, CO2 und/oder Dampf abgeschieden und zu Vorwärmzwecken, beispielsweise zur Aufheizung der oder des in den Oxydator (15) eingeführten Luft oder Sauerstoffes verwendet wird.