AT389466B

AT389466B - Verfahren und anlage zur thermischen behandlung von guetern mit feststoffanteil

Info

Publication number: AT389466B
Application number: AT0107887A
Authority: AT
Inventors: Georg Dipl Ing Dr Beckmann
Original assignee: Waagner Biro Ag
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1989-12-11
Also published as: ATA107887A

Description


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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Gütern mit Feststoffanteil in von kondensierenden Dämpfen beheizten Vorrichtungen wie z. B. Eindampfen in Fallstromverdampfungseinrichtungen, Eindicken oder Entwässern in Rührwerke oder Trocknen in Wirbelbettanlagen, und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. 



   Es sind derartige Verfahren bekannt, die jedoch den Nachteil aufweisen, dass sehr viel Abwärme in praktisch unbrauchbarer Form anfällt, so dass der thermische Wirkungsgrad relativ gering ist. Die CH-PS 644 034 offenbart die Zwischenspeicherung der Abwärme, um sie zum Erhitzen der nächsten Charge zu verwenden, wobei eine Stufung der Speicher vorgesehen ist. 



   Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, durch eine Verkettung der wärmetechnischen Einrichtungen dem Nachteil ohne Verwendung von Speichern zu begegnen, so dass der Wärmeverbrauch auf etwa 67 bis 57 % abgesenkt werden kann. Das Verfahren eignet sich für alle thermischen Verfahren, die während der thermischen Behandlung flüchtige Bestandteile, Dämpfe, freisetzen, also im wesentlichen für Eindampfungs- und Trocknungseinrichtungen, wobei als thermischer Apparat sowohl eine Dünnschichtverdampfungseinrichtung als auch ein Wirbelbetttrockner oder auch Trommeleindicker in den verschiedensten Bauarten Verwendung finden können, die eine getrennte Beheizung, eine getrennte Schüttgutzuführung und eine Leitung für das aus dem Schüttgut verdampfte Fluid aufweisen.

   Zweckmässigerweise wird bei Wirbelbettanlagen das aus dem Schüttgut ausgetriebene Fluid durch Rezirkulation auch zur Fluidisierung herangezogen. 



   Derartige Anlagen haben neben der Vergrösserung des thermischen Wirkungsgrades auch den Vorteil, dass sie umweltverträglich sind, d. h., dass sie die Umwelt nicht durch schädliche Stoffe - und sei es nur durch übermässige Abwärme - belasten. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gut in mehreren parallel oder hintereinander geschalteten Vorrichtungen behandelt wird, die einzeln oder gruppenweise mit unterschiedlichen Temperaturen und (Partial-) Drücken betrieben und mit kondensierenden Dämpfen beheizt werden, wobei in jeder Vorrichtung vorzugsweise ein Teilstrom des Gutes behandelt wird, und in der Vorrichtung mit der höchsten Temperatur- und Druckstufe Sattdampf eines Wärmekreislaufes und in der jeweils tieferen Temperatur- und Druckstufe ein Teil des in der Vorrichtung mit der höheren Temperatur-und Druckstufe ausgedampften Fluids und der andere Teil in einem Vorwärmer des Wärmekreislaufes, insbesondere eines Dampferzeugers, kondensiert wird, dem vorzugsweise der Sattdampf zur Beheizung der Vorrichtung mit der höchsten Temperatur- und Druckstufe entnommen wird.

   Weitere Verfahrensmerkmale sind als Ausgestaltung in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben. Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass von der mit Sattdampf beheizten Vorrichtung zur Beheizung der folgenden Vorrichtung abführenden Abdampfleitung eine Abzweigung zu einem als Kondensator geschaltenen Vorwärmer eines Wärmekreislaufes geführt ist, dem der Sattdampf zur Beheizung der Vorrichtung mit dem höchsten Druck entnommen wurde. Weitere wesentliche Anlagenmerkmale sind in den Unteransprüchen 8 bis 11 angeführt. Die Erfindung wird in den angeschlossenen Figuren anhand einer Wirbelbetttrocknungsanlage für Kohle beispielsweise beschrieben.

   Es zeigen : Fig. 1 ein zweistufiges Schaltbild, Fig. 2 ein dreistufiges Schaltbild verbunden mit einem Wärmekraftwerk und Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung nach Fig. 2, bei der die Anlagenteile noch weiter verknüpft sind. 



   In Fig. 1 ist schematisch ein Schaltbild dargestellt, bei der zwei beheizte Vorrichtungen   (1   und   1')   in Stufen angeordnet sind, wobei die zweite Stufe bei jedem Bezugszeichen einen Strich aufweist. Die beheizte Vorrichtung   (1,     l')   weist eine Beheizung (2,2') auf, wobei die Beheizung (2) an irgendeinen zu kondensierenden Abdampf angeschlossen ist. Die Abdampfleitung (3) führt zu einem Abscheider (8), der insbesondere bei Trocknern notwendig ist, wobei in diesem die mitgerissenen Stäube zumindest zum grössten Teil abgeschieden werden. Die Leitung (3) führt zu einer Abzweigung (4), von der eine Leitung zu einem als Kondensator geschalteten Vorwärmer (5) führt.

   Der andere Teil des Abdampfes führt zur Beheizung (2') der beheizten Vorrichtung   (1')   der zweiten Stufe, wo der Abdampf kondensiert wird und das unreine Kondensat über die Leitung (9), insbesondere mit den anderen anfallenden unreinen Kondensaten, vereint abgeführt wird. Wenn es sich bei der beheizten Vorrichtung   (1)   um einen Wirbelbetttrockner handelt, ist an der Abzweigung (4) eine Rezirkulationsleitung (6) angeschlossen, die über ein Gebläse (10) das zu rezirkulierende Medium mit dem nötigen Überdruck versieht. In diesem Fall ist es auch günstig, die Abzweigung (4) für die Beheizung der Vorrichtung   (1')   nach dem Gebläse (10) anzuordnen (Leitung (11)), um die Beheizung (2') mit dem 
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 : 1Einspritzkühler (13) zugeführt.

   Im Einspritzkühler wird das nicht kondensierbare Fluid über die Leitung (10') abgesaugt und in die als Wirbelbetttrockner ausgebildete beheizte Vorrichtung   (1)   rezirkuliert. Ein Teil des Kondensates wird über die Leitung (14) einem Kühler (15) zugeführt, und von dort als Einspritzflüssigkeit in den Kondensator (13) rückgeführt. Das entstehende überschüssige Kondensat wird über die Leitung (9') abgeführt und mit der Leitung (9) vereint. Der Kühler (15) dient als Vorwärmer einer Flüssigkeit, die im Vorwärmer (5) weiter beheizt wird, so dass die Flüssigkeit bis nahe dem Verdampfungspunkt vorgewärmt werden kann. Dies ist besonders wichtig, wenn diese Vorwärmer, wie beispielsweise in Fig. 2 angegeben, als   Vorwärmkette   eines Dampferzeugers ausgebildet sind. 

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   In Fig. 2 ist das Schaltbild eines Wärmekraftwerkes mit Dampfkessel (20), Turbine (21) und Generator (22) dargestellt. Der im Dampferzeuger (20) erzeugte Dampf wird in der Turbine (21) entspannt und im Kondensator (23) kondensiert. Das anfallende reine Kondensat wird bei 10 bis   15  C   über die Speisepumpe (24) auf Speisedruck erhöht und der Vorwärmkette, bestehend aus den Vorwärmer (5,5', 5") und (25) zugeführt, so dass das Speisewasser praktisch mit dem der Verdampfungstemperatur entsprechenden Druck dem Dampferzeuger zugeführt wird. Von der Turbine (21) wird sogenannter Anzapfdampf über die Leitung (26) entnommen, im Vorwärmer (25) enthitzt und schliesslich der Beheizung (2) der Vorrichtung   (1)   zugeführt.

   Das entstehende reine Kondensat mit etwas über   100  C   wird über die Leitung (27) einer Pumpe (28) zugeführt, die den entstehenden Druckunterschied ausgleicht, so dass das etwa 100-gradige reine Kondensat bei etwa gleicher Temperatur in die Vorwärmleitung zwischen den Vorwärmern (5 und 25) eingespeist werden kann. Die Abdampfleitung (3) der Vorrichtung   (1)   führt über eine Abzweigung (4) zum als Kondensator geschalteten Vorwärmer (5), wobei eine Abzweigung als Zirkulationsleitung (6) und die andere als Beheizungsleitung (16) zur Beheizung   (2')   der zweiten Stufe bzw. Vorrichtung   (1')   geführt ist. Das in der Beheizungseinrichtung (2') anfallende unreine Kondensat wird über die Leitung (19') gesammelt und der Kondensatleitung (9) zugeführt.

   Die Vorrichtung   (1')   weist eine Abdampfleitung   (3')   auf, die zu einer Abzweigung   (4')   führt, von der eine Leitung zum Vorwärmer (5') und eine andere zur Rezirkulationsleitung (6') führt. Von der Rezirkulationsleitung   (6')   führt wieder eine Abzweigung (16') zur Beheizung (2") der dritten Stufe der Vorrichtung   (1")   von der wieder eine Abdampfleitung (3") für den Abdampf zu einer Abzweigung (4") führt, von der die Rezirkulationsleitung (6") sowie die Zuführung zum Vorwärmer (5") für das überschüssige Fluid führt.

   Auch in diesem Schaltbild wird das zu behandelnde Schüttgut über die Leitung (12) den einzelnen 
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 unterschiedlichen Temperaturen und Drücken behandelt wird und am Austritt eine relativ hohe Temperatur aufweist, so dass bei der Lagerung von beispielsweise getrockneter Kohle zur Vermeidung von Selbstentzündungen entsprechende Verfahrensschritte eingeleitet werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist, dass die verschmutzten, kaum unterkühlten Kondensate mit unterschiedlichen Temperatur- und Druckniveaus anfallen, so dass es in einer Kläranlage zu Verdampfungserscheinungen kommen kann.

   Diesen beiden Nachteilen wird in dem Schaltbild gemäss Fig. 3 begegnet, bei dem noch zusätzlich ein Schüttgutkühler (18) vorgesehen ist, in welchem das Schüttgut nach dem Austritt aus der Vorrichtung   (l")   so weit abgekühlt wird, dass es ohne Bedenken gelagert werden kann. Dieser Schüttgutkühler (18) kann beispielsweise in die Vorwärmkette integriert werden, und ist dann zwischen der Speisepumpe (24) und dem Vorwärmer (5") geschaltet. Die Vorwärmekette weist noch zur Vermeidung von Mischungsverlusten zusätzliche Vorwärmer (30 und 31) auf und kann unabhängig von einem Wärmekraftwerk sein.

   Die Leitung (12) der Schüttgutzuführung ist so ausgeführt, dass die Schüttgutabführung (32) der Vorrichtung   (1)   mit der Leitung (12') für die Zuführung zur Vorrichtung   (1')   verbunden wird, so dass es durch die Mischung der beiden Schüttgutströme zu einer Temperaturerhöhung und damit zu einer Vorbehandlung des einzuspeisenden Schüttgutes kommt. Diese Durchmischung bringt wärmetechnische Vorteile, und gleichzeitig eine schrittweise Reduzierung der Schüttguttemperatur, so dass die mittlere Schüttguttemperatur in der Leitung (32") bedeutend unter jener Mischtemperatur an der entsprechenden Stelle in Fig. 2 liegt.

   Die Mischung des trockenen mit dem feuchten Schüttgut am Eintritt in den einzelnen Vorrichtungen ermöglicht die Trocknung von besonders feuchten Schüttgütern, also beispielsweise von grubenfeuchten Kohlen, so dass bessere Trocknungsleistungen erzielbar sind. Die Erfindung ist nicht auf Schüttgüter beschränkt und kann für Güter mit gelöstem und/oder ungelöstem Feststoffanteil, also auch für Schlämme oder Lösungen, insbesondere auskristallisierende Lösungen, verwendet werden. 

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Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur thermischen Behandlung von Gütern mit Feststoffanteil in von kondensierenden Dämpfen beheizten Vorrichtungen, wie z. B. Eindampfen in Fallstromverdampfungseinrichtungen, Eindicken oder Entwässern in Rührwerken oder Trocknen in Wirbelbettanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gut in mehreren parallel oder hintereinander geschalteten Vorrichtungen behandelt wird, die einzeln oder gruppenweise mit unterschiedlichen Temperaturen und (Partial-) Drücken betrieben und mit kondensierenden Dämpfen beheizt werden, wobei in jeder Vorrichtung vorzugsweise ein Teilstrom des Gutes behandelt wird,

und in der Vorrichtung mit der höchsten Temperatur- und Druckstufe Sattdampf eines Wärmekreislaufes und in der jeweils tieferen Temperatur- und Druckstufe ein Teil des in der Vorrichtung mit der höheren Temperatur- und Druckstufe <Desc/Clms Page number 3> ausgedampften Fluids und der andere Teil in einem Vorwärmer des Wärmekreislaufes, insbesondere eines Dampferzeugers, kondensiert wird, dem vorzugsweise der Sattdampf zur Beheizung der Vorrichtung mit der höchsten Temperatur-und Druckstufe entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärmer zum Vorwärmen des Gutes, insbesondere in der ersten Stufe, verwendet wird. EMI3.1 thermisch zu behandelnde Gut von dem in der vorhergehenden Stufe behandelten Gut, insbesondere durch Durchmischen, vorgewärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die beheizten Vorrichtungen geführte Gut durch einen als Vorwärmer geschalteten Kühler geführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den einzelnen Druckstufen anfallenden Kondensate in den Vorwärmern entspannt und unter die Verdampfungstemperatur gekühlt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in der höchsten Temperatur- und Druckstufe zur Beheizung verwendete Sattdampf Niederdruckdampf einer Gegendruckturbine ist, der als Rein-Kondensat wieder in die Vorwärmkette der Dampferzeugungsanlage eingespeist wird und dass der in den tieferen Temperaturund Druckstufen bei der Beheizung verwendete Sattdampf als Schmutzkondensat seine Wärme indirekt über Wärmetauscher an die Vorwärmkette der Dampferzeugungsanlage abgibt.

7. Anlage zur thermischen Behandlung von Gütern mit Feststoffanteil in mehreren mit unterschiedlichem Druck betriebenen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der mit Sattdampf beheizten Vorrichtung (1) zur Beheizung (2) der folgenden Vorrichtung (1') abführenden Abdampfleitung (3) eine Abzweigung (4) zu einem als Kondensator geschalteten Vorwärmer (5) eines Wärmekreislaufes geführt ist, dem der Sattdampf zur Beheizung der EMI3.2 Wirbelbetttrockner ausgebildet ist, bei dem an die Abdampfleitung (3) eine Rezirkulationsleitung (6) angeschlossen ist.

9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beheizten Vorrichtungen (1) jeder Stufe durch die Zuführungsleitungen (7) für das Gut verbunden sind.

10. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmer (5) jeder Stufe durch eine Leitung, insbesondere zu einer Vorwärmekette, verbunden sind, wobei die anfallenden Kondensate entspannt werden und jeweils der nächst niedrigeren Druckstufe zugeführt werden.

11. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beheizte Vorrichtung (1) als beheizter Entspannungsdampferzeuger einer Destillationsanlage, insbesondere Meerwasserentsalzungs- oder Schlammeindickungsanlage ausgebildet sind.