AT392156B

AT392156B - Verfahren zum trocknen von kohle sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: AT392156B
Application number: AT5288A
Authority: AT
Inventors: Michael Dipl Ing Nagl
Original assignee: Voest Alpine Ag
Priority date: 1988-01-12
Filing date: 1988-01-12
Publication date: 1991-02-11
Also published as: ATA5288A

Description

AT 392156 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von Kohle, insbesondere wasserreicher Braunkohle, bei welchem die zu trocknende Kohle in einem Autoklaven mit überatmosphärischem Dampf, insbesondere Sattdampf gedämpft, das Stoffwasser aus dem Autoklaven in ein Anhängegefäß ausgetragen wird und die Kohle anschließend nachgetrocknet wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Für die Trocknung von wasserreichen Braunkohlen wurde bereits vorgeschlagen, die zu trocknenden Kohlen mit Sattdampf zu behandeln, wobei bei dieser Behandlung die kolloidale Struktur zerstört wird und gleichzeitig mit einer Schrumpfung der Braunkohle bei Herabsetzung der Wasserviskosität das Auspressen des in der Kapillarstruktur der Braunkohle enthaltenen Kohlewassers begünstigt wird. Die ursprünglichen Einrichtungen zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, welches als Fleißner-Verfahren bekannt wurde, beinhalteten Autoklaven, welche diskontinuierlich chargiert und zyklisch mit Sattdampf beaufschlagt wurden. Nach einer Entspannung des jeweiligen Autoklaven, in welchem die Kohle gedämpft wurde, konnte die weitgehend getrocknete Kohle ausgebracht werden. In der GB-A-2 067 731 ist ein Verfahren zur Trocknung von Braunkohlen, bei dem das feste Material vorgewärmt wird und mindestens einer Trocknungsstufe mit Sattdampf unter Überdruck und erhöhter Temperatur zugeführt wird, beschrieben. Aus der AT-B-365 629 ist eine Vorrichtung zur Trocknung von wasserreichen Braunkohlen bekannt, welche Fördereinrichtungen, Einrichtungen zum Überbrausen der Kohle, Druckschleusen, Siebanordnungen innerhalb eines Autoklaven sowie Einrichtungen zum Abtransport der Trockenkohle umfaßt

Aus der AT-PS 276 256 ist bereits eine Einrichtung zum Trocknen von Kohle bekanntgeworden, bei welcher jedem Dämpfer ein gesondertes Anhängegefäß, zur Aufnahme des aus dem Dämpfer abfließenden Wassers, zugeordnet ist

Es sind auch bereits Vorschläge bekannt geworden, das ursprünglich diskontinuierlich geführte Verfahren kontinuierlich oder semikontinuierlich zu führen. Zu diesem Zweck sind bereits unter Sattdampfdruck arbeitende Siebtrommeln vorgeschlagen worden, welche es erlauben, das im Verfahren anfallende Prozeßwasser frühzeitig äbzuleiten und mit welchen eine überflüssige Aufwärmung des Wasserballastes vermieden werden kann.

Aus der EP-A-155 927 ist bereits eine Vorrichtung bekannt geworden, welche bei der Trocknung von wasserreichen Braunkohlen die Möglichkeit schafft Prozeßwasser weitgehend im Kreislauf zu führen. Die aus dieser EP-A-155 927 bekannte Trocknungsanlage bestand aus einer Mehrzahl von hintereinander geschalteten Einrichtungen und im einzelnen aus einer Fördereinrichtung, vorzugsweise Schwingrinne, mit einer Einrichtung zum Überbrausen der Kohle mit heißem Abwasser, einem Naßsieb, insbesondere Schwingsieb, mit einer Einrichtung zum Zuführen von Restdampf, einem Förderer, insbesondere Steilfördergurt, für die Förderung des abgesiebten Materials zu einer Druckschleuse, einer Vorwärmeinrichtung mit einer Druckschleuse an der Aufgabestelle und Anschlüssen für Dampfleitungen, wobei Vorwärmeinrichtung und Druckschleuse vorzugsweise mit stufenlos regelbaren Antrieben versehen wurden, einer weiteren Druckschleuse, vorzugsweise ebenfalls stufenlos regelbar ausgeführt, für den Austrag aus der Vorwärmeinrichtung und die Aufgabe in einen mit Dampf, vorzugsweise Sattdampf, beaufschlagbaren Autoklaven, an welchen, gegebenenfalls über Druckventile, Abwasserleitungen angeschlossen wurden, einer Siebtrommel innerhalb des Autoklaven mit einem Drehantrieb und Förderelementen, insbesondere Schneckengängen, einer weiteren Druckschleuse, vorzugsweise stufenlos geregelten Druckschleuse für den Austrag des gedämpften Materials in einen Nachtrockner, einem Nachtrockner, vorzugsweise Schwingtrockner, mit einem Anschluß für vorgewärmte Gase, wie Dampf, Luft oder Inertgase, und einer Einrichtung zum Abtransport der Trockenkohle, wobei die Abwasserleitungen vom Autoklaven an Anhängegefäße angeschlossen wurden, an welchen Ableitungen für COj, Abwasser und Schlamm sowie eine

Leitung zu einem Entspannungsgefäß angeschlossen sind und der im Entspannungsgefäß gebildete Entspannungsdampf über eine Leitung mit der mit einer Druckschleuse versehenen Vorwärmeinrichtung verbunden ist. Mit einer derartigen Trockenanlage konnte die Restwärme des Prozesses weitgehend verwendet werden und die Abwasserbelastung verringert werden, da Abwasser aus dem Prozeß weitgehend im Kreislauf geführt werden konnte. Der im Autoklaven angeordneten Siebtrommel wurde Frischdampf als Sattdampf zugeführt, wodurch sich der Nachteil ergab, daß als Kesselspeisewasser nur aufbereitetes Kesselspeisewasser Verwendung finden konnte um Dampf zu erzeugen. Die in das Verfahren eingebrachte Frischdampfmenge erhöhte in der Folge die an die Umgebung abzuführende Abwassermenge wesentlich. Gleichzeitig bedeutete die Aufbereitung des Kesselspeisewassers einen nicht unerheblichen energetischen Verlust, da bei der Aufbereitung des Kesselspeisewassers Wärme verloren geht.

Die Erfindung zielt nun darauf ab ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches insbesondere im Rahmen der in der EP-A-155 927 vorgestellten Trocknungsanlage den Vorteil bringt, mit besonders geringem Energiebedarf die erforderliche Dampfmenge zu erzeugen, welches weiters die erforderliche Menge an zuzuführendem Frischdampf herabsetzt und den im Kreislauf geführten Anteil des Prozeßwasser erhöht, und es ermöglicht, mit besonders geringem apparativem Aufwand nur die zur Druckaufrechterhaltung notwendige Sattdampfmenge zu erzeugen, die die in einer Kesselanlage extern erzeugte Frischdampfmenge ersetzt und dadurch die an die Umgebung abzuführende Abwassermenge um diesen erheblichen Anteil reduziert. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß das aus dem Autoklaven abgetrennte Stoff- bzw. Prozeßwasser unter Prozeßdruck einem in dem Anhängegefäß angeordneten Wärmetauscher zugeführt wird und nach neuerlichem Erhitzen als Dampf in den Autoklaven rückgeführt wird. Dadurch, daß das aus dem Autoklaven abgetrennte Stoff- bzw. Prozeßwasser unter Prozeßdruck einem Wärmetauscher zugeführt wird, kann ohne -2-

AT 392 156 B nennenswerten Verlast an fühlbarer Wärme unmittelbar eine neuerliche Aufheizung erfolgen und das neuerliche Erhitzen des heiß und unter Druck abgezogenen Prozeßwassers kann in einer Weise geführt werden, daß eine minimale Druckerhöhung ausreicht, um den durch Erhitzen erzeugten Dampf unmittelbar in den Autoklaven wiederum rückführen zu können. Diese Kreislaufführung reduziert die zuzuführende Energie für die Dampferzeugung auf denjenigen Betrag, welcher bei der Kondensation des Dampfes im Autoklaven freigeworden ist und das neuerliche Verdampfen unter entsprechender Druckerhöhung erlaubt die besonders einfache Kreislaufführung des auf diese Weise erzeugten Dampfes. Die Beheizung des Wärmetauschers kann mit Strom, Rauchgas oder einem Heizmedium leicht durchgeführt werden und die erforderliche Wärmezufuhr kann in einem einfach ausgebildeten Wasserraum, insbesondere mit Rohren oder Heizstäben erfolgen. Mit Vorteil erfolgt die Erhitzung in dem mit dem Autoklaven verbundenen Anhängegefäß.

Bei weiters bekannten älteren Vorschlägen wurde heißes Prozeßwasser gleichfalls im Anhängegefäß gesammelt und neuerlich Dampf durch Entspannung erzeugt. Der auf diese Weise entspannte Dampf kann aber bestenfalls einem auf geringerem Druckniveau betriebenen Gefäß zugeführt werden und wurde in der Vergangenheit immer nur dazu verwendet, um zu trocknende Kohle in anderen Autoklaven vor der Sattdampfbeaufschlagung vorzuwärmen. Bei der Entspannung tritt weiters eine unerwünschte Übersättigung des Dampfes auf, wohingegen für die Trocknung von Braunkohle mit Vorteil Sattdampf Verwendung findet

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehreren Autoklaven und diesen jeweils gesondert zugeordneten Anhängegefäßen zur Durchführung dieses Verfahrens ist mit Vorteil dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum des Anhängegefäßes über eine Dampfleitung mit der Dampfzuleitung desjenigen Autoklaven verbunden ist, welchem das Anhängegefäß zugeordnet ist. Dadurch, daß die Heizeinrichtung in dem unmittelbar zugeordneten Anhängegefäß des jeweiligen Autoklaven angeoidnet ist, können die Sättigungsbedingungen und das gewünschte Druckniveau für die Rückführung in diesen Autoklaven leicht eingehalten werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert In dieser zeigen Fig. 1 die aus der EP-A-155 927 bekannte Trocknungsanlage und Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Autoklaven nach Fig. 1 mit der erfindungsgemäßen Kreislaufführung.

In Fig. 1 wird die aus einem Vorratsbunker (1) abgezogene Rohbraunkohle auf einen ersten, als Schwingrinne ausgebildeten Förderer (2) aufgebracht und mit über eine Leitung (3) zugeführtem heißen Wasser überbraust. Die Kohle kann hiebei auf Temperaturen von etwa 40 °C - 60 °C vorgewärmt werden. Anschließend wird die vorgewärmte Kohle auf ein Naßsieb (4) aufgegeben, wobei über eine Leitung (5) Restdampf und gegebenenfalls Abwasser aus dem Abwasser bzw. Brüden aufgebracht wird. Es erfolgt somit eine weitere Vorwärmung des Einsatzmateriales.

Der Siebüberlauf mit einer Körnung von 3-40 mm wird einem Steilfördergurt (6) aufgegeben und gelangt über eine als Rotationsdruckschleuse ausgebildete Druckschleuse (7) in eine Vorwärmeinrichtung (8). Innerhalb der Vorwärmeinrichtung (8) ist eine Siebtrommel (9) angeordnet, deren Antrieb mit (10) bezeichnet ist. An die Vorwärmeinrichtung (8) ist eine Leitung (11) für Dampf und eine Leitung (12) für Abwasser angeschlossen. Die Vorwärmeinrichtung (8) ist übereine wiederum als Rotationsdruckschleuse ausgebildete Druckschleuse (13) mit dem Autoklaven (14) verbunden. Innerhalb des Autoklaven (14) ist wiederum eine Siebtrommel (15) mit einem zugehörigen Drehantrieb (16) angeordnet. An den Autoklaven (14) ist eine Sattdampfleitung (17) sowie eine Abwasserleitung (18) angeschlossen.

Die Kohle wird in der Vorwärmeinrichtung auf Temperaturen bis maximal 200 °C bei 15 bar vorgewärmt und vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen 120 °C und 150 °C gehalten. Im Autoklaven (14) erfolgt der eigentliche Trocknungsvorgang durch Beaufschlagung mit Sattdampf und gegebenenfalls Heißdampf bzw. überhitztem Dampf bei Drücken bis zu 45 bar je nach Kohle und gewünschtem Trocknungsgrad. Der Austrag erfolgt wiederum über eine Druckschleuse, welche als Zellraddruckschleuse ausgebildet ist und mit (19) bezeichnet ist. An diese Zellraddruckschleuse (19) ist ein Nachtrockner (20) angeschlossen, in welchem die Kohle mit vorgewärmter Luft beaufschlagt wird und eine Nachverdampfung erfolgt. Die Nachtrockeneinrichtung (20) ist hiebei als Schwingtrockner ausgebildet und über eine Leitung (21) mit einer Entstaubungseinrichtung verbunden. Die Heißluft wird über eine Leitung (22) zugeführt Der Austrag der getrockneten Kohle erfolgt durch einen Förderer (23).

Die Trocknung im Autoklaven kann in besonders vorteilhafter Weise mit überhitztem Dampf vorgenommen werden, wobei die Überhitzung des Dampfes mit der Maßnahme gewählt wird, daß durch die nachfolgende Verdampfung von ausgetretenem Kohlewasser Sättigung erreicht wird. Bei einer derartigen Verfahrensführung kann Speisewasser und Energie für die Dampferzeugung eingespart werden und es tritt eine geringere Kondensatmenge auf, wodurch die aufzuarbeitende Abwassermenge verringert wird. Die Verwendung von überhitztem Dampf wird durch die vorangehende Vorwärmung mit Dampf unter Druck vereinfacht und es ist lediglich der Wassergehalt der Kohle nach Beendigung der Vorwärmung zu berücksichtigen.

Die Abwasserleitung (18) ist mit Anhängegefäßen (24) verbunden. In diesen Anhängegefaßen wird das ausgetriebene Kohlewasser und das Kondensat des zugeführten Sattdampfes gesammelt. Anfallendes CO2 wird über eine Leitung (25) abgezogen. Die Feststoffanteile werden über Schlammleitungen (26) ausgetragen. Das heiße Abwasser wird über Leitungen (27) in ein Entspannungsgefäß (28) überführt. In diesem Entspannungsgefäß (28) erfolgt eine Druckreduktion und damit verbunden eine Dampfrückgewinnung. Das heiße Abwasser wird einer Vorwärmeinrichtung (29) für die Heißluft des Trockners (20) zugeführt und gelangt in der -3-

Claims

AT 392 156 B Folge über eine Leitung (30) in ein Restdampfabscheidegefäß (31). Der in diesem Restdampfabscheidegefäß (31) abgeschiedene Restdampf wird über die Leitung (5) dem Naßsieb (4) zugeführt, wohingegen der verbleibende heiße Abwasseranteil über die Leitung (3) dem Förderer (2) rückgeführt wird. Das überschüssige Abwasser wird über eine Leitung (32) einer Abwasseraufbereitung zugeführt. Der Entspannungsdampf des Entspannungsgefäßes (28) wird über eine Leitung (33) der Vorwärmeinrichtung (8) zugeführt. Das aus dieser Vorwärmeinrichtung (8) abgeleitete Kondensat, welches über die Leitung (12) abgezogen wird, kann dem über die Leitung (30) dem Restdampfabscheidegefäß (31) zugeführten Abwasser beigemengt werden. Der in den Autoklaven (14) eingeleitete Sattdampf wird in vorteilhafter Weise mittels Flachstrahldüsen von oben auf die Außenseite des Siebtrommelmantels aufgeblasen, wodurch gleichzeitig dafür gesorgt wird, daß eine Verstopfung des Trommelmantels vermieden wird. Als Siebtrommeln werden in erster Linie Spaltsiebtrommeln verwendet. Bei Einsatz von Kohle mit einer Körnung von 3-40 mm kann in den Siebtrommeltrocknem mit Füllgraden von bis zu 60 % gearbeitet werden und es sind mit der dargestellten Anlage Durchsatzleistungen von 60 Tonnen pro Stunde je Siebtrommeltrockner ohne weiters erreichbar. Die Verweilzeit der Kohle in dem Autoklaven (14) wird in Abhängigkeit von da1 Korngröße gewählt und kann für kleines Korn geringer gewählt werden als für größeres Kom. Als typische Werte wurden für Korngrößen von 5-20 mm eine Verweilzeit von 5 min, für Korngrößen von 10 - 30 mm eine Verweilzeit von 10 min und für Korngrößen von 20 - 40 mm eine Verweilzeit von 20 min ermittelt In Fig. 2 ist nun der in Fig. 1 mit (14) bezeichnete Autoklav vergrößert dargestellt Der Autoklav (14) enthält wiederum eine Siebtrommel (15) und die an diesen Autoklaven angeschlossene Abwasserleitung (18) mündet unverändert in das Anhängegefäß (24). Dieses Anhängegefäß (24) weist nun einen Wärmetauscher (34) auf, wobei die Zu- und Abfuhr des Heizmediums durch die Leitungen (35) und (36) ermöglicht wird. Ausgehend vom Dampfraum dieses Anhängegefäßes (24) wird nun Dampf über eine Dampf rückführungsleitung (37) an den Autoklaven (14) rückgeführt. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Trocknen von Kohle, insbesondere wasserreicher Braunkohle, bei welchem die zu trocknende Kohle in einem Autoklaven mit überatmosphärischem Dampf, insbesondere Sattdampf gedämpft, das Stoffwasser aus dem Autoklaven in ein Anhängegefäß ausgetragen wird und die Kohle anschließend nachgetrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Autoklaven (14) abgetrennte Stoff- bzw. Prozeßwasser unter Prozeßdruck einem in dem Anhängegefäß (24) angeordneten Wärmetauscher (34) zugefuhrt wird und nach neuerlichem Erhitzen als Dampf in den Autoklaven (14) rückgeführt wird.
2. Vorrichtung mit mehreren Autoklaven und diesen jeweils gesondert zugeordneten Anhängegefaßen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum des Anhängegefäßes (24) über eine Dampfleitung (37) mit der Dampfzuleitung desjenigen Autoklaven (14) verbunden ist, welchem das Anhängegefäß (24) zugeordnet ist Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-