DD154130A5 - Verfahren zur trocknung von organischen feststoffen - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zur Trocknung sowie gegebenenfalls zur Strukturumwandlung v. organischen Feststoffen, w. beispielsweise Braunkohlen, verwendet Wasserdampf als Trocknungsmittel. Die organischen Feststoffe werden mit einer auf etwa 50 mm begrenzten Korngroesse unter ueberatmosphaerischem Druck mit Wasser suspendiert und erwaermt. Bei der Herstellung dieser Suspension tritt bereits eine erste Vortrocknung ein. In der Folge wird der gewaehlte ueberatmospaehrische Betriebsdruck aufrecht erhalten oder erhoeht, und in wenigstens einer weiteren Trocknungsstufe die Aufschlaemmung zentrifugiert. In allen derjenigen Stufe, in welcher die Suspension hergestellt wird, nachgeschalteten Trocknungsstufen erfolgt die Erwaermung durch Zufuehrung v. Dampf. Die abgetrennten Feststoffe werden aus der letzten unter ueberatmosphaerischem Betriebsdruck stehenden Trocknungsstufe kontinuierlich ausgebracht und entspannt.

Description

S 133 ~^Λ" Berlin, den 27. 2. 1981

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Verfahren zur Trocknung von organischen Feststoffen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von organischen Feststoffen* insbesondere Braunkohlen, unter Verwendung von Wasserdampf*

Insbesondere bei Trocknung von Braunkohle ist es bekannt, daß die teilweise erhebliche Feuchtigkeit der Braunkohle zu einem großen Teil aus kapillar,, aber auch chemisch gebundenen Wasser besteht, welches bei Trocknung mittels unmittelbarer Erwärmung der Kohle nur unter großem Energieaufwand entfernt werden .kann« Es ist bereits bekannt* daß dieses Wasser durch Wasserdampf oder auch durch heißes Wasser ausgetrieben werden kann_e Es sind auch bereits Verfahren bekannt _t welche ein semikontinuierliches Trocknen ermöglichenβ· Derartige bekannte Verfahren haben die aufgewendete Energie zwar zumeist wesentlich besser genützt als das ursprüngliche Fleißner-Verfahren, jedochwurde das Entwässerungsproblem bei den bekannten Verfahren nur in ungenügender Weise gelöste

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung·eines verbesser~ ten und wirtschaftlichen Verfahrens zur Trocknung und gege benenfalls zur Struktururnwandlung von organischen Feststof fen, beispielsweise von Braunkohle« '

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Darlegung de S₁ Wesens^ de r E rf i η du ng

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu Schaffens mit welchem .in besonders wirtschaftlicher. Weise bei geringem Energiebedarf eine effiziente Trocknung bzw«, weitere Inkohlung durch den Abbau von Karboxylgruppen ermöglicht wird und welches gleichzeitig auch eine möglichst geringe Abwasserbelastung ergibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im'wesentlichen darin, daß die organischen Feststoffe im Rohzustand bzw« vorgeformter V/eise mit einer maximalen Korngröße von etwa 50 mm kontinuierlich in einer ersten Trocknungsstufe unter überatmosphärischem Betriebsdruck mit Wasser auf geschlämmt und erwärmt werden', daß die Aufschlämmung hierauf unter Aufrechterhaltung oder Erhöhung des überatmosphärischen Betriebsdruckes durch wenigstens eine nachge-· schaltete Trocknungsstufe geführt wird, wobei in wenigstens einer nachgeschalteten Trocknungsstufe die Aufschlämmung zentrifugiert wird und wobei.in allen nachgeschalteten Trocknungsstufen die Aufschlämmung durch Zuführung von Dampf aufgewärmt wird, und daß hierauf die abgetrennten Feststoffe aus der letzten unter Betriebsdruck stehenden Trocknungsstufe kontinuierlich ausgebracht und entspannt werden_t worauf die Trocknung durch Belüftung beendet wird* Dadurch« daß die Korngröße mit etwa 50 mm limitiert wird, läßt sich eine raschere Durchwärmung der Teilchen und damit eine geringere Verweilzeit sowie ein geringerer Energiebedarf realisieren_e Dadurch, daß bereits die Aufbereitung der Aufschlämmung unter überatmosphärischem Betriebsdruck und unter Erhöhung der Temperatur vorgenommen wird₉ ist bereits diese erste Verfahrensstufe als Trocknungsstufe wirksam,, Dadurch, daß in wenigstens einer dieser ersten

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Trocknungsstufen nachgeschalteten Trocknungsstufe die Aufschlämmung in Dampf atmosphäre zentrifugiert wird,, kann die Trocknungsleistung bei gleichzeitiger Verringerung des Energiebedarfes wesentlich gesteigert werden, da die Feststoffteilchen bei den hohen Temperaturen in der Dampfatmosphäre plastisch werden,, was ein günstiges Schrumpfungsverhalten zur Folge hat«. Gleichzeitig wird durch die Zentrifugalwirkung die Wasserabführung aus dem Kohleninneren beschleunigt* Die Unterteilung des Verfahrens in mehrere Stufen erlaubt, einen reibungslosen kontinuierlichen Verfahrensablauf und die aus der Zentrifuge ausgebrachten Feststoffteilchen haben aufgrund ihrer hohen Schrumpfang bei der nachfolgenden Entspannung bzw. Ausschleusung unter Nachtrocknung durch Belüftung einen wesentlich geringeren Wassergehalt als Kohlen, die nach bekannten Verfahren getrocknet wurden« Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren getrocknete Kohle ist durch den Abbau von ^Carboxylgruppen hydrophob und nimmt kaum mehr Wasser auf.

In vorteilhafter Weise wird die Aufschlämmung vor dem Zentrifugieren über Siebe, insbesondere Spaltsiebe, geführte Auf diese Weise läßt sich der Anteil des von einer Stufe in die nächste Stufe mitgeschleppten Prozeßwassers wesentlich verringern und es werden optimale Bedingungen für den Angriff der Dampf atmosphäre geschaffen» Auf diese Weise wird der Kohle-Dampf-Kontakt verbessert und somit die Wärmeübertragung beschleunigt« Gleichzeitig wird der Energie-» bedarf verringert, da das überschüssige Prozeßvvasser in einfacher Weise, beispielsweise übor Schleusen ausgebracht werden kann und in den folgenden Trocknungsstufen nicht mitervvärmt werden muß« ·.·..'

Zur Durchführung des Trocknungsverfahrens ist es besonders

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vorteilhaft, das in den einzelnen Trocknungsstufen anfallende CO« abzuführen. Das gebildete CO₂, welches durch Inkohlung laufend entsteht* bildet an den tiefsten Stellen der Autoklaven bzw* Zentrifugen entsprechende Anreicherungen und stellt eine Wärmeisolation dar, welche den Angriff der Dampfatmosphäre weitgehend verhindert« Durch das Abführen des COp muß dieser negative Effekt eliminiert werden. Das Abführen des CO« erfolgt in bevorzugter Weise in der ersten Trocknungsstufe, in welcher die Aufschlämmung hergestellt wird an einer Stelle knapp über dem Flüssigkeitsspiegel der Suspension.

Für eine günstige Energiebilanz" ist es von Vorteil, auch den Wärrneinhalt des Pr.ozeßwassers in mehrfaher Hinsicht auszunutzen. In vorteilhafter Weise wird hierbei das Prozeßwasser einem Sedimentationsbehälter insbesondere einem Aufstromklassierer zugeführt, und der an Feststoffen angereicherte Anteil des Prozeßwassers einer Trocknungsstufe rückgeführt. Durch diese Rückführung des an Feststoffen angereicherten Teiles des Prozeßwassers wird gleichzeitig eine Erwärmung der Aufschlämmung erzielt und es wird vorzugsweise der ersten Trocknungsstufe, in welcher die organischen Feststoffe aufgeschlämmt werden, Prozeßwasser, vorzugsweise an Feststoffen angereichertes Prozeßwasser, in einer Menge zugeführt, welche für die Herstellung und die Erwärmung der Aufschlämmung auf eine den technologischen Bedingungen entsprechenden Temperatur von mindestens 100 C ausreicht. Die Temperatur kann im Bereich von 100 bis 160 C gewählt werden« Da der an Feststoffen.angereicherte Teil des Prozeßwassers in der Regel nicht ausreicht um die nötige Wassermenge für die Suspension zu liefern, wird auch ein Teil des an Feststoffen verarmten Prozeßwassers rückge»·

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führt» Der an Feststoffen verarmte Teil dee Prozeßwassers wird vorzugsweise einem Oxydator zugeführt» in welchem die organischen Anteile durch Zufuhr von Luft oder Sauerstoff oxydiert werden,, Da für die Erwärmung der Suspension der Wärraeinhalt des an Feststoffen angereicherten Teiles des Prozeßwassers genügt, kann das aus dem Oxydator austretende Prozeßwasser entspannt und der Wärmeinhalt desselben in Wärmeaustauschern ausgenutzt„ beispielsweise zur Erwärmung des Kesselspeisswsssers und/oder Luft, verwendet.werden_e Da bei der Entwässerung laufend zusätzliches gebundenes Wasser aus der Kohle freigesetzt wird, braucht nur ein Teil des an Feststoffen verarmten, aus dem Oxydator- austretenden Prozeßwassers_t der ersten Trocknungsstu.fe zur Regelung der Prczeßbedingungen zugeführt zu werden«

In vorteilhafter Weise wird das Verfahren so durchgeführt, daß in den der ersten Trocknungsstufe nachgeschalteten Trocknungss.tufen bei Temperaturen von mindestens 160 ⁰C gearbeitet wird_e Beispielsweise kann bei Temperaturen von 200 bis 260 C, insbesondere 245 ⁰C, gearbeitet werden«. In den unter Dampfdruck arbeitenden Trocknungsstufen wird hierbei in vorteilhafter Weise mit,Dampfdrücken von min«* destens S bar gearbeitet _t wobei gleiche Druck-, jedoch unterschiedliche Temperaturverhültnisse, vorhanden sein können» Der Druck kann beispielsweise ohne weiteres bis 40 bar betragen«

Da erfindungsgemsß die .Erhitzung von Kohle weitgehend in Dampf atmosphäre erfolgt_t ist die für die Wärmeübertragung in kondensierender Dampf atmosphäre erforderliche Me-» dienmenge wesentlich geringer als dies bei einer Wärmeübertragung von Heißwasser zu Kohle der Fall ist« Erfindungsgemäß wird vorzugsweise in wenigstens zwei Trocknungs-

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stufen in Dampfatmosphäre gearbeitet„ wobei das anfallende Dampfkondensat und das ausgetriebene Wasser aus dem Prozeß abgeführt wird* Die laufende Abführung des Prozeßwassers verbessert die Wärmeübertragung der Dampfatmosphäre auf die Kohle« Analoges gilt für andere organische Feststoffe«

In besonders vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß vier Trocknungsstufen vorgesehen sind,, daß in der zweiten und dritten Trocknungsstufe unter Dampfatmosphäre gearbeitet wird, daß entstehendes CO₂ wenigstens in uer ersten und zweiten Trocknungsstufe abgeführt wird und daß die Feststoffe in die vierte Trocknungsstufe ausgeschleust werden_e Die vierte Trocknungsstufe kann hierbei unter atmosphärischem Druck und unter Einblasen von durch das Prozeßwasser erwärmter Luft durch·» geführt werden und kann beispielsweise als Wirbelschichttrockner ausgebildet werden«, '

Zur Erzielung einer weiteren Verringerung des IVärmeverbrauches dieses Verfahrens und einer besonders ökonomischen .Prozeßführung wird vorzugsweise so vorgegangen, daß das zur Herstellung der Suspension verwendete Wasser vor oder nach dem Eintritt in die erste nachgeschaltete Trocknungsstufe großteils abgetrennt und unter U_mgehung gegebenenfalls vorgesehener weiterer Trocknungsstufen aus den unter Betriebsdruck stehenden Stufen ausgebracht und/oder der ersten Trocknungsstufe_f in welcher die Suspension hergestellt wird_f zumindest teilweise rückgeführt wird.

Dadurch, daß die Abtrennung des Prozeßv»assers bereits vorher in einer Entivässerungsstuf e oder nach dem Eintritt in die erste nachgeschaltete Trocknungsstufe erfolgt,

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wird dag durch die Wärmeabgabe an die organischen Feststoffe anläßlich der Herstellung der Suspension bereits abgekühlte Suspensionevvasser nicht mit dem Heißdampfkondensat und dem heißen aus der Kohle ausgetretenen Wasser vermischt und es wird somit ein großer Teil dieses Ballast*" wassers nicht überflüssigerweise erwärmt«, Gleichzeitig kann das am Ende des Prozesses im Abwassersammelbehälter aufgefangene Wasser auf einem Temperaturniveau rückgewonnen werden, welches für die Vorwärmung der organischen Feststoffe bei der Herstellung der Suspension ausreicht« Zusätzlich kann bei der Herstellung der Suspension noch Dampf eingepreßt werden um die Vorwärmung vor dem Einbringen in die erste nachgeschaltete Trocknungsstufe zu verbessern» Der Dampfverbrauch wird jedoch durch die hohen Temperaturen des der Suspension rückzuführenden Anteiles wesentlich verringert« .

Vorzugsweise werden 75 bis 90 % des zur. Herstellung der Suspension verwendeten Wassers unmittelbar vor oder nach dem Eintritt in die erste nachgeschaltete Trocknungsstufe abgetrennt, wobei in einfacher Weise das rückgeführte bzw» ausgebrachte Wasser durch Siebe, insbesondere Spaltsiebe, von der Suspension getrennt werden kann_o Es kann hierbei die gleiche Einrichtung wie im Stammpatent beschrieben» eingesetzt werden, wobei ein Autoklav vorgesehen ist _e welcher unter Dampfdruck steht und Spaltsiebkaskaden aufweist« Das im Bypass zu den übrigen Trocknungsstufen zu führende Wasser wird hierbei aus -der vorgeschlagenen Entwässerungss.tufe oder den ersten der Aufgabeöffnung des Autoklaven benachbart liegenden Kaskade(n) abgeführt, wodurch ein bereits weitgehend vom.Wasser befreiter Strom von organischen Feststoffen mit dem in den Autoklaven eingespeisten Dampf in Berührung gebracht wird,

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Das ausgebrachte Wasser kann vorzugsweise in einer Klassierstufe in einen an Feststoffen verarmten und einen an Feststoffen angereicherten Teil aufgetrennt werden, wobei der an Feststoffen verarmte Teil gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Oxydators, in welchem die organischen Anteile durch Zufuhr von Luft oder Sauerstoff oxidiert werden, ausgebracht oder zur Herstellung der Suspension rückgeführt wird und die an Feststoffen angereicherte Phase, der ersten Trocknungsstufe rückgeführt wird* Die an Feststoffen verarmte Phase kann aber auch einer weiteren Reinigungsstufe, insbesondere einem Aufstromklassierer, zugeführt werden, wobei allerdings eine Abkühlung des Prozeßwassers, welches zur Herstellung der Suspension rückgeführt werden kann, eintritt,,

Der an Feststoffen angereicherte Anteil des Prozeßwassers einer Trocknungsstufe kann rückgeführt werden, wobei diese Rückführung vorzugsweise nicht nur am Ende des Trocknungs~ Verfahrens zurück in die Stufe, in welcher die Suspension hergestellt wird erfolgt, sondern auch bei der im Bypass geführten Prozeßvvassermengg, wobei hier die an Feststoffen angreicherte .Phase der ersten nachgeschalteten Trocknungsstufe rückgeführt wird« Der aus der letzten unter überatmosphärischem Druck stehende Trocknüngsstufe austretende und an .Feststoffen angereicherte Teil des Prozeßwassers kann in einfacher Weise unterhalb des Flüssigkeits~ spiegeis der Suspension in die Aufschlämmung bzw» Suspension eingeleitet werden, wodurch sich eine bessere Durchmischung und intensivere Durchwärrnung der Suspension ergibt«. Die Einführung dieses Anteiles des Prozeßwassers erfolgt somit zweckraäßigervveise am unteren Ende .des Mischbehälter„ in welchem die Suspension hergestellt wird«

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Erst wenn die Temperatur des dem Mischbehälter rückgefühtten Anteiles des Prozeßvvassers nicht ausreicht um eine optimale Vorwärmung der organischen Feststoffe zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die 3us~ pension .im. Mischbehälter durch Einspeisen von Dampf, welcher gleichfalls in vorteilhafter Weise unterhalb des Flüssigkeitsspiegels zugeführt wird, zusätzlich zu erwärmen.

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen, welche weitere erfindungsivesentliche Details beschreiben, näher erläutert«

In der beiliegenden Zeichnung zeigen:

Fig„ l:einö erste Ausführungsform einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Anlage;

Fig_o 2: eine abgewandelte Ausbildung einer der Anlage gemäß Fig_e 1 entsprechenden Anlage;

Fig* 3: .'eine weitere abgewandelte Ausbildung einer Anlage zum kontinuierlichen Trocknen von wasserreicher, feinkörniger Braunkohle?

Fig, 4; eine abgewandelte Ausbildung der in Fig₆ 1 gezeigten Ausführungsform,

In Fig«, 1 ist mit i ein Bunker bezeichnet, welcher für

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die Aufnahme feinkörniger Braunkohle einer Körnung von OjOOl bis 20 ram bestimmt ist. Mit 2 ist eine als Stempel« presse ausgebildete Einspeisevonlchtung bezeichnet, über welche die Kohlekörner bzw* der Kohlestaub in einen Mischbehälter 3 eingestoßen wird* In diesem Mischbehälter 3 wird eine Kohle-Heißwassersuspension hergestellt, welche über eine Pumpe 4 einem Autoklaven 5 zugeführt wird. Der Mischbehälter 3 stellt hierbei die erste Trocknungsstufe dar und weist ein Rührwerk 6 auf«, In den Mischbehälter 3 mündet eine Leitung 7, über welche abgekühltes und gereinigtes Prozeßwasser durch eine Pumpe 8 zugestoßen werden kann«, Weiterhin mündet eine Leitung 9 in den Misch·» behälter 3, über welche heißes kohlehaltiges Prozeßwasser zugestoßenwird. Die Einspeisetemperatur der Kohle beträgt etwa 0 bis 40 C und die Temperatur der Aufschlämmung wird durch den Zustoß von heißem und kaltem Wasser auf etwa 100 bis 160 C eingestellte wobei sich eine Satt-» dampfatmosphäre ausbildet. Das sich über dem Flüssigkeitsspiegel sammelnde CO₂ wird über eine Schleuse 10 abgeführt»

Die Kohle-Heißwassersuspension wird durch die beispiels-

weise als Zentrifugalpumpe oder Schneckenpumpe ausgebildete Pumpe 4 in die vom Autoklaven 5 gebildete zweite Trocknungsstufe gefördert.« Dieser Autoklav 5 weist Spaltsiebe 11 auf» durch vsLche überschüssiges Wasser abgetrennt und über Leitungen 12 abgeführt wird,, Das auf diese Weise aus dem Autoklaven 5 über die Leitungen 12 abgeführte Wasser braucht in der Folge nicht erwärmt zu werden und es ergeben sich optimale Bedingungen für den Angriff! von Heißdampf, welcher über eine Leitung 13 und DQsen 14 in 'den Autoklaven 5 eingespeist wird. Die im Autoklaven herabströmenden Kohlepartikel kommen mit diesem Dampf in

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Kontakt und die Temperatur wird im Autoklaven 5 auf. 200 bis 245 °C angehoben. Die Übertragung der Wärme erfolgt in der kondensierenden Dampfatmosphäre innerhalb des Autoklaven wesentlich rascher, als dies bei· der Verwendung von Heiß« wasser die Folge wäre_e Es kann sowohl Satt dampf, als auch überhitzter Dampf eingesetzt werden und es wird in vorteilhafter Weise mit Sattdampfdrücken von 6 bis 40 bar gearbeitet» Die Temperatur bzw_o der Druck des Dampfes hängt weitgehend vom Feuchtigkeitsgehalt, von' der Struktur, von der Zusammensetzungund vom Endwassergehalt der Trockenkohle ab und ist auch von den Festigkeitswerten der Kohle und dem angestrebten Verwendungszweck mitbestimmt« Die Einspeisung des Dampfes kann in Form der dargestellten Düsen 14 erfolgen«, Es kann aber auch eine einer Wirbelschichtentsprechenden Einspeisung des Dampfes vorgenommen werden* Die erhitzte bzw* weitgehend getrocknete Kohle fällt in den Autoklavenboden 15 und wird über eine Transportschnecke 16 in eine dritte Trocknungsstufe über·» führt, welche als Zentrifuge 17 ausgebildet ist» In dieser dritten Trocknungsstufe wird die erforderliche Trocknungsendtemperatur aufrecht erhalten, wobei die Wasserabscheidung durch die Zentrifugalkraft erfolgt, wodurch wiederum ein optimaler Wärmeübergang des Dampfes auf die Kohle •gewährleistet ist«, Dampf wird der Zentrifuge 17 über eine Leitung 18 zugeführt und das Prozeßwasser wird über eine Leitung 19 in einen Ahwassersarnmelbehälter 20 abgeführt. Neben der beschleunigten Wasserabführung aus dem Kohle«* inneren begünstigt die Zentrifugalkraft des Schrumpfungs~ verhalten der Kohleteilchen und verringert damit die Gefahr einer neuerlichen Aufnahme der ausgetriebenen Feuchtigkeit durch dia Kohleteilchen» Die Kohlsteilchen werden bei den angewendeten Trocknungstemperaturen

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plastisch und es erfolgt neben einer günstigen Schrumpfung auch eine Homogenisierung der Korngröße der Kohleteilchen_e

Die Einspeisung des Dampfes über die Leitung 18 in die Zentrifuge 17 erfolgt zweckmäßigerweise in der Nähe des Kohleaustrages 21 der Zentrifuge 17 über welchen die getrocknete Kohle über eine Schleuse 22 in einen oben offenen Ausdampf behälter 23 ausgebracht wird«, Auf diese Weise wird die Temperatur des Dampfes optimal ausgenutzt»

Das aus dem Autoklaven 5 abgezogene Prozeßwasser, welches neben dem Wasser der Aufschlämmung Dampfkondensat und aus der Ko«hie ausgetriebenes Wasser beinhaltet, wird über einen Wasserabscheider 24 geführt, wobei der mit suspendierter Feinstkohle angereicherte Teil des Prozeßwaasers in die Zentrifuge 17 eingespeist wird_o Das Prozeßwasser gelangt über eine Leitung 19 in den als Klärbehälter ausgebildeten Ab-.wassersammalbehälter 20,»in welchem das Abwasser einer Aufstromklassierung unterzogen wird«, Ein Teil des anfallenden Abwassers wird nach einer entsprechenden Verweilzeit und Klärung über eine Leitung 25 in einen Oxydationsbehälter 26 eingespeist, in welchem durch Einblasen von Sauerstoff oder Luft eine Oxydation der organischen Substanzen* insbesondere der Huminsäuren, erfolgte Luft bzw« Sauerstoff kann über eine Leitung27 dem Oxydationsbehälter 26 zugeführt werden« Dar an Feststoffen reichere Teil des Prozeßwassers wird aus dem Abwassersammelbehälter. 20 über eine Leitung 28 einer Dosiervorrichtung 29 zuge~ führte über welche das heiße kohle- und kohlenstaubhaltige Prozeßwasser über die Leitung 9cfer ersten Trocknungsstufe, nämlich dem Mischbehälter 3, rückgeführt wird*

Die über die Druckschleuse 22, welche als Doppelschleuse,

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Stempelpresse oder als Extruder ausgeführt sein kann, dem Ausdampfbehälter 23 zugeführte Kohle wird über eine Fördervorrichtung 30 einem Wirbelschichttrockner 31 zugeführt, in welchen heiße Luft über eine Leitung 32 eingeblasen wird«, Die getrocknete Kohle wird über die Austragleitung 33 ausgebracht und kann in einen Trockenfeinkohlenbunker überführt werden* Die durch den Wirbelschicht« trockner hochgeförderten feinsten Kohlepartikelchen werden über einen Zyklon 34 abgeschieden; aus welchem die Fest» stoffe über die Förderschnecke 35 in die Austragleitung 33 übergeführt werden. Eine nochmalige Abscheidung feinster Kohlepartikelchen erfolgt bei dem dem Zyklon 34 nachgeschalteten Staubfilter 36, aus welchem diefeinsten Kohleteilchen über eine Förderschnecke 37 in die Austragleitung 33 ausgebracht werden»

Das im Oxydationsbehälter 26 gereinigte Prozeßwasser wird zum einen über ein Druckreduzierventil 38 und eine Leitung 39 einem Wärmeaustauscher 40 zugeführt, mit welchem Kalt™ luft erwärmt und die entstehende Heißluft über die Leitung 32 dem Wirbelschichttrocknor 31 zugeführt wird₀ Das Kondensat des Wärmeaustauschers 40 wird über eine Pumpe 41 in die Abwasserleitung 42 rückgeführt, in welche der an~ dore Teil des aus dem Oxydationsbehälter 26 austretenden» unter Druck stehenden Prozeßwassers eingespeist wird« Auch in die Abwasserleitung 42 ist ein Druckreduziervontil 43. eingeschaltet_β Das hierbei entstehende Gas-Dampf-Gemisch wird einem Wärmeaustauscher 44 zugeführt, über welchen Keeselspeisewasser für die Dampferzeugung erwärmt wird«. Ein Teil des Prozeßvvassers, v\sLches nach dem Wärmeaustauschar 44 weitgehend abgekühlt 1st, wird über die Pumpe 8 und die Leitung 7 wieder dem unter Druck siehenden Mischbehälter 3 zugeführt« Der überschüssige Teil

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des Prozesswassers geht über eine Leitung 46 zum Schlammteich«

An der tiefsten Stelle des Autoklaven 5 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ist wiederum eine Schleuse 47 für den Abzug von COp vorgesehen«

Bei der Ausbildung nach Fig«, 2 wurden für identische B_auteile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig_e 1 ver» wendete Abweichend von der Ausbildung nach Fig, I wird hier als dem Mischbehälter 3 nachgeschaltete zweite Trocknungsstufe eine Trockentrommel 48 verwendet, an welche die Dampfleitung 13 angeschlossen ist. Die Trockentrommel 48 weist ein im wesentlichen zylindrisches, stationäres Sieb 49 auf und die durch die Pumpe 4 über die Leitung 50 eingestoßene Kohlesuspension wird durch eine Förderschnecke 51, welche von einem Motor 52 angetrieben 1st, in Achsrichtung der Trommel 48 gefördert. Die Siebtrommel 49 kann als Snalts.iebtrommel ausgebildet sein und das Prozeßwasser wird sektorenweise über Leitungen 53 abgezogen^ Das Prazeßwasser wird einem Sarnmel» behälter 54 zugeführt* in welchem es einer Nachklärung unterzogen wird und aus welchem über eine Schleuse 55 .CO₂ abgezogen wird» An der tiefsten Stelle werden abge~ setzte Feststofffe durch eine Fördereinrichtung 56 erfaßt und in einen Aufgabetrichter 57 eingebracht in welchen auch der Kohleaustrag 58 der Trockentrommel 48 mündet und an welchen wiederum eine Schleuse 59 für die Abführung von COp anschließt ο Aus dem Aufgabetrichter 57 wird wiederum über die in Fig_o i bereits beschriebene Fördereinrichtung 16 die Kohle in die Zentrifuge 17 eingebracht« Das Prozeßwasser aus dem Sammelbehälter 54 wird über eine

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Leitung 60 unmittelbar in die Leitung 19 zum Abwassersammelbehälter 20 eingespeist, da ja die Feststoffe aus diesemAbwässer bereits weitgehend durch die Fördereinrichtung 56 erfaßt wurden und der Zentrifuge 17 zugeführt wurden. In allen übrigen Teilen entspricht diese Anlage der Anlage gemäß Fig_e 1.

Bei der Ausbildung nach Fig. 3 ist die zweite, dem Mischbehälter 3 nachgeschaltete.Trocknungsstufe als Zentrifuge 61 ausgebildet * Die heiße Suspension Wird aus dem Mischbehälter 3 über die Pumpe 4 einem Spaltsieb 62 zugeführt, wobei die an Feststoffen reiche Phase über eine Fördereinrichtung 63 in die Zentrifuge 61 eingebracht wird β Die Satt- bzw_o Heißdampfleitung 13 mündet nahe dem Kobleaustrag 64 der Zentrifuge 61* so daß die Wärmeausnutzung optimiert wird« Das aus der Zentrifuge .61 austretende Prozeßwasser wird über eine Leitung 65 wiederum der zum Abvvaseersammelbehälter 20 führenden Leitung 19 zugeführt, wobei in diese Leitung 65 eine Schleuse 66 für das Abführen von C0„ eingeschaltet ist. Auch aus der von der 'Zentrifuge' 17 gebildeten dritten Trocknungsstufe wird hier über eine Schleuse 67 CO« abgezogen» Die Prozeßwasserphase des Spaltsiebes wird übor eine Leitung 68 nahe dem Prozeßwasseraustritts- ende der Zentrifuge 61 zugeführt, um die von dieser Leitung 68 noch mitgeführten feinkörnigen Kohleteilcheh durch die Zentrifuge 61 erfassen zu können«

In den übrigen Teilen entspricht auch die Anlage nach Fig. 3 den Anlagen nach Fig«, 1 und 2„

In'Fig«, 4 wurden die Bezugszeichen der Fig» I bis 3 für gleiche Teile beibehalten_o Mit 1 ist der Bunker be~

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zeichnet, welcher für die Aufnahme feinkörniger Braunkohle, Steinkohle, vorzugsweise mit einer Körnung von 0 bis 20 mm bestimmt ist. Mit 2 ist die als Stempelpresse ausgebildete Einspeisevorrichtung bezeichnet, über welche die Kohlekörner bzw« der Kohlestaub in den Mischbehälter 3 eingestoßen wird* In diesem Mischbehälter 3 wird eine Kohle-Heißwassersuspension hergestellt, welche über die Pumpe 4 dem Autoklaven 5 zugeführt wird* Der Mischbehälter 3 stellt hierbei die erste Trocknungsstufe dar und weist das Rührwerk 6 auf«, In den Mischbehälter 3 raündet die Leitung 7, über wiche abge-kühltes und gereinigtes Prozeßwasser durch Pumpe 8 zugefördert werden kann, Weiterhin mündet die Leitung 9 in den Mischbehälter 3, über welche heißes kohle-schlammhaltiges Prozeßwasser zugestoßen wird«, Die Einspeisetemperat.ur der Kohle beträgt etwa O bis 40 ⁰C und die Temperatur der Aufschlämmung wird durch die Zufuhr von heißem und kaltem Wasser auf etwa 100 bis 160 ⁰C eingestellt, wobei sich eine Sattölampfatmosphäre ausbildet« Das sich über dem Flüssigkeitsspiegel sammelnde C0_? wird über die Schleuse 10 abgeführt*

Die Kohle^Heißwassersuspension wird durch die beispielsweise als Zentrifugalpumpe oder Schneckenpumpe aus·» gebildete Pumpe 4 in die vom Autoklaven 5 gebildete zweite 'Trocknungsstufe geförderte Dieser Autoklav 5 weist wie bei der Ausbildung nach Fig ₉ 1 Spaltsiebe 11 auf, durch welche überschüssiges Wasser abgetrennt und über Leitungen ' 12 abgeführt wird_c Das-auf diese Weise aus dem Autoklaven über die Leitungen 12 abgeführte Wasser·braucht in der Folge nicht erwärmt zu werden und ,es ergeben sich optimale Bedingungen für den Angriff: von Dampf„ welcher über die Leitung .13 und Düsen 14 in den Autoklaven eingespeist wird,, . . - 17 -

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Die im Autoklaven herabströmenden Kohlepartikel kommen mit diesem Dampf in Kontakt und die Temperatur wird-im Autoklaven auf 200 bis 245 ⁰C angehoben. Die Übertragung der Wärme erfolgt in der kondensierenden Dampfatmosphäre innerhalb des Autoklaven 5 wesentlich rascher, als dies bei der Verwendung von Heißwasser die Folge wäre« Es kann sowohl Sattdampf, als auch überhitzter Dampf eingesetzt werden und es wird in vorteilhafter Weise mit Sattdampfdrücken von 6 bis 40 bar gearbeitet« Die Temperatur bzw. der Druck des Dampfes hängt vyeitgehend vom Feuchtigkeitsgehalt, von der Struktur, von der Zusammensetzung und vom Endwassergehält der Trockenk-ohle ab und ist auch von den Festigkeitswerten der Kohle und dem angestrebten Verwendungszweck mitbestimmt«, Die Einspeisung des Dampfes kann in Form der dargestellten Düsen 14 erfolgen» Die erhitzte bzw» weitgehend getrocknete Kohle fällt in den Autoklavenboden 15 und wird über die Transportschnecke 16 in eine dritte Trocknungsstufe überführt, welche weider als Zentrifuge 17 ausgebildet ist» In dieser dritten Trocknungsstufe wird die erforderliche Trocknungsendtemperatur eingestllt, wobei die Wasserabscheidung durch die Zentrifugalkraft erfolgt, wodurch wiederum ein optimaler Wärmeübergang des Dampfes auf die Kohle gewährleistet ist» Dampf wird der Zentrifuge über eine Leitung 18 zugeführt und das ProzeSwasser wird über eine Leitung 19 in einen Abwassersammelbehälter 20 abgeführte Neben.der beschleunigten Wasserabführung aus dem Kohleninneren begünstigt die Zentrifugalkraft das Schrumpfungsverhalten der Kohleteilchen und verringert damit die Gefahr einer neuerlichen Aufnahme der ausgetriebenen Feuchtigkeit durch die Kohleteilchen„ Die Kohleteilchen werden bei den angewendeten Trocknungstemperaturen .-plastisch und es erfolgt bedingt durch die Schrumpfung

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unter der Fliehkrafteinwirkung ein Auspressen des Kohlewassera _t sowie eäne Homogenisierung der Korngröße der Kohleteilchen»

Die Einspeisung des Dampfes über die Leitung 18 in die Zentrifuge 17 erfolgt zweckmäßigerweise in der Nähe des Kohleaustrages 21 der Zentrifuge 17_f über welchen die abgetrocknete Kahle über eine Schleuse 22 in einen oben offenen Ausclampfbehälter 23 ausgebracht wird. Auf diese Weise wird die Dampf temperatur optimal ausgenutzt«

Während jedoch bei einer Ausbildung nach Fig<> 1 das aus dem Autoklaven abgezogene Prozeßwasser* welches neben dem Wasser der Aufschlämmung Dampfkondensat und aus der kohle ausgetriebenes Wasser beinhaltet, ausschließlich ober einen Wasserabscheider 24 geführt wird, wobei der mit suspendierter Feinstkohle anger-eicherte Teil des Prozeßwassers in die Zentrifuge 17 ein« gespeist wird, ist gemäß Fig« 4 nunmehr an die beiden dem Aufgabeende 69 benachbarten Spaltsiebe eine Leitung 70 angeschlossen über welche 75 bis 90 % des für die Herstellung der Suspension verwendeten Wassers abgezweigt isrerden und welches nicht in eine weitere Trocknungsstufe rückgeführt wird, sondern im Bypass zu sämtlichen Trocknungsstufen geführt vvird_e Diese Leitung 70 führt zu einem als Aufstromklassierer ausgebildeten Sedimentationsbehälter 71 in welchem eine Trennung in eine an Feststoffen angereicherte und eine an .Feststoffen verarmte Phase erfolgt« Die an Feststoffen angereicherte Phaee wirdüber eine Fördereinrichtung 72 dem Autoklaven 15 des Autoklaven 5 rückgeführt, während die an Feststoffen verarmte Phase über eine Leitung 73

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unter Umgehung aller Trocknungsstufen angebracht wird. Das aus den nachgeschalteten Trocknungsstufen austretende Prozeßwasser gelangt über die Leitung 19 in den als Klärbehälter ausgebildeten Abwassersammelbehälter 20_s in welchem das Abwasser einer Aufstromklassierung unterzogen wird« Ein Teil des anfallenden Abwassers wird_p falls ein Überschuß vorhanden ist_s nach einer entsprechenden Verweilzeit und Klärung über die Leitung 25 in den Oxydationsbehälter 26 eingespeist,, in welchem durch Einblasen von Sauerstoff oder Luft eine Oxydation der organischen Substanzen in analoger Weise wie in Fig«, I erfolgt« Luft bzw« Sauerstoff kann über die Leitung 27 dem Oxydationsbehälter 26 zugeführt werden. Der an Feststoffen reichere Teil des Prozeßwassers wird ausdem Abwassersammelbehälter 20 über die Leitung 28 einer Dosiervorrichtung 29 zugeführt, über weiche das heiße feinstkohlenhaltige Prozeß«- wasser über die Leitung 9 der ersten Trocknungsstufe', nämlich dem Mischbehälter 3, am unteren Ende desselben, rückgeführt wird.

Die über die Druckschleuse 22, welche als Doppelschleuse, Stempelpresse oder als Extruder ausgebildet sein kann, dem Ausdampfbehälter 23 zugeführte Kohle wird über die Fördervorrichtung 30 einem Wirbelschichttrockner 31 zugeführt, in welchen heiße Luft über die Leitung 32 eingeblasen wird* Die getrocknete Kohle wird bei 33 ausgebracht und kann in einen Trockenfeinkohlenbunker überführt werden. Die durch den Wirbelschichttrockner hochgeförderten feinsten Kohlepartikelchen werden über den Zyklon 34 abgeschieden, aus welchem die Feststoffe über die Förderschnecke 35 in die Austragsleitung 33 übergeführt wdrden₆ Eine nachmalige Abscheidung feinster Kohlepartikelchen erfolgt bei dem dem Zyklon nachgeschalteten Staubfilter 36,

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aus welchem die feinsten Kohleteilchen über eine Förderschnecke 37 in die Austragsleitung 38 ausgebracht werden, wie dies auch in Fig* I dargestellt ist«

Das Im Oxydationsbehälter gereinigte Prozeßwaseer wird · zum einen über ein Druckreduzierventil 38 und eine Leitung 39 einem Wärmeaustauscher 40 zugeführt, mit welchem Kaltluft erwärmt und die entstehende Heißluft über die Leitung 32 de-m Wirbelschichttrockner 31 zugeführt wird» Das bei der Oxydation gebildete CO₂ wird über die Leitung 74 abgeführt. Auch in die Abwasserleitung 42 ist ein Druckreduzierventil 43 eingeschaltet« Das hierbei entstehende Gas-Dampf-Gemisch wird dem Wärmeaustauscher 44 zugeführt, über Vielehen Kesselspeisewasser für die Dampfer- · zeugung 45 erwärmt wird.'Ein Teil des Prozeßwassers, welches räch dem Wärmeaustauscher 44 weitgehend abgekühlt ist_t wird über die Pumpe 8 und die Leitung 7 wieder dem unter Druck stehenden Mischbehälter 3.zugeführt« Der überschüssige Teil des Prozeßwassers geht über die Leitung 46 zum Schlammteich,

An der tiefsten Stelle des Autoklaven 5 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ist wiederum die Schleuse 47 für den Abzug von C0_? vorgesehen«,

Die aus dem Sedimentationsbehälter 71 abgezogene und an Feststoffen verarmte Phase wird über die Leitung 73 entweder dem' Sedimentationsbehälter 20 zugeführt_p wobei sich allerdings der Nachteil ergibt, daß das Prozeßwasser, welches für die Aufwärmung der Suspension im Mischbehälter 3 herangezogen werden soll, abgekühlt wird«, Es ist daher in diese Leitung 73 ein Absperrhahn 75 eingeschaltet, mit welchem die Leitung 73 zum Sedimentationsbehälter 20 abge~ schlossen werden kann* Nach Öffnen eines Absperrhahnes 76

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kann die an Feststoffen verarmte Phase aus dem Sedimenta~ tionsbehälter 71 unmittelbar in den Oxydationsbehälter eingeführt werden«

Die Spaltsiebe 11, welche im Autoklaven 5 in Kaskade hintereinander geschaltet sind, können für den einfachen Anschluß der Leitung 70 so angeordnet sein, daß jeweils auf eine hohlpyramidenförmige Siebpartei ein Sammelkarton 77 aus durchgehenden'Wänden folgt«, wobei der Sammelkasten entweder in seinem zentralen Bereich oder in einem Bereich nahe dem Umfang des Autoklaven 5 Durchbrechungen für den Durchtritt der Feststoffe aufweist, je nachdem.ob die Spaltsiebe 11 in dein jeweiligen Bereich nach innen oder nach außen geneigte Wände aufweisen«

Von der Dampferzeugung 45 geht noch eirs weitere Leitung 78 aus, über welche im Bedarfsfall Dampf in den Mischbehälter 3 eingepreßt werden kann; um eine weitere Vorerwärmung der Suspension vorzunehmen_c Eine derartige"zusätzliche Vorerwärmung ist jedoch nur dann erforderlich* wenn die Temperatur des dem Mischbehälter 3 aus dem Abvvassersammel~ behälter 20 zugeförderten Abwassers für eine optimale Vorwärmung der Suspension nicht ausreicht» Das Verfahren ist im besonderen für die Trocknung von lignitischen organischen Feststoffen,, wie Braunkohlen, geeignet»

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Claims (2)

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   1» Verfahren zum Trocknen von organischen Feststoffen_f insbesondere Braunkohlen_t unter Verwendung von Wasserdampf, gekennzeichnet dadurch^ daß die organischen Feststoffe mit einer maximalen Korngröße von etwa 50 mm kontinuierlich in einer ersten Trocknungsftufe unter überatmosphärischem Betriebsdruck mit Wasser . aufgeschlämmt b2w_e suspendiert und erwärmt werden, daß die'Aufschlämmung bzwe Suspension hierauf unter Aufrechterhaltung oder Erhöhung des überatmosphärischen Betriebsdruckes durch wenigstens eine nachgeschaltete Trocknungsstufe geführt wird, wobei in wenigstens einer nachgeschalteten Trocknungsstufe .die Auf·= schlämmung zentrifugiert wird und wobei in allen nachgeschalteten Trocknungsstufen die organischen Feststoffe durch Zuführung von Dampf aufgewärmt werden und daß hierauf die abgetrennten Feststoffe aus der letzten unter Betriebsdruck stehenden Trocknungsstufe kontinuierlich ausgebracht und entspannt werden _s worauf die Trocknung durch Belüftung beendet wird«,

   2_Ö Verfahren nach Punkt l_e gekennzeichnet dadurch, daß die Aufschlämmung bzw_c Suspension vor dem Zentrifugieren über Sieba_{ insbesondere Spaltsiebe,, geführt

   Verfahren nach Punkt 1 oder 2_S gekennzeichnet dadurch_t daß in einzelnen Trocknungsstufen anfallendes COp abgeführt ivird_o

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   4, Verfahren nach einem der Punkte 1 bis'3, gekennzeichnet dadurch, daß das Prozeßwasser einem Sedimentations· behälter, insbesondere einem Aufstromklassierer, zugeführt wird, -und daß der an Feststoffen angereicherte Anteil des Prozeßvvassers einer Trocknungsstufe rückgeführt wird, .: ·"

   5«, Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der ersten Trocknungsstufe, in welcher die organischen Feststoffe aufgeschlämmt bzw» suspendiört werden, Prozeßwasser, vorzugsweise an Feststoffen angereichertes Prozeßwasser, in einer Menge zugeführt wird, welche für die Erwärmung der Aufschläffliriung bzw« Suspension auf eine Temperatur von mindestens 100 C ausreicht,

   6, Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnetdadurch, daß in den nachgeschalteten Trocknungsstufen bei
   gearbeitet wird,

   nungsstufen bei Temperaturen von mindestens 160 C

   7, Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der an Feststoffen verarmte Teil des Prozeßvvassers einem Oxydator zugeführt wird, in welchem die organischen Anteile durch Zufuhr von Luft oder Sauerstoff oxidiert werden»

   8, Verfahren nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß das aus dem Oxydator austretende Prozeßwasser entspannt und der Wärmeinhalt desselben in Wärmeaustauschern ausgenützt j beispielsweise zur Erwärmung des Kesselspeisewassers und/oder Luft, verwendet wird ο

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   9* Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch,, daß ein Teil des an Feststoffen verarmten,, aus dem Oxydator austretenden Prozeßwassers j, der ersten Trocknungsstufe zugeführt wird«

   10« Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch» daß mit Dampfdrücken von mindestens 8 bar gearbeitet wird«,

   He Verfahren nach einem der Punkte 1 bis IQ _f gekennzeichnet dadurch* daß in wenigstens zwei Trocknungsstufen in Dampf atmosphäre gearbeitet wird,, 'wobei das anfallende Dampfkondensat und das ausgetriebene Wasser aus dem Prozeß abgeführt wird.

   12_e Verfahren nach einem der Punkte Ibis 11, gekennzeichnet dadurch_fdaß vier Trocknungsstufen vorgesehen . sindj, daß in der zweiten und der dritten Trocknungs~ stufe unter Dampfatmosphäre gearbeitet wird, daß ent» stehendes COp wenigstens in der ersten und zweiten Trocknungsstufe abgeführt wird und daß die Feststoffe in die vierte Trocknungsstufe ausgeschleust y?erden_e

   13Ό Verfahren nach einem der Punkte 1 bis Il, gekenn« zeichnet dadurch „daß das zur Herstellung dor Suspension verwendete Wasser vor oder nach dem Eintritt in dio erste nachgeschaltete Trocknungsstufe großteils ^: abgetrennt und unter Umgehung gegebenenfalls vorgesehener weiterer Trocknungsstufen aus den unter Betriebsdruck stehenden Stufen ausgebracht und/oder der ersten Trocknungsstufe_exn welcher die Suspension hergestellt wird* zumindest teilweise rückgeführt wird«

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   14* Verfahren nach Punkt 13, gekennzeichnet dadurch,, daß 80 bis 90 % des zur Herstellung der Suspension verwendeten Wassers unmittelbar nach dem Eintritt in die erst© nachgeschaltete Trocknungsstufe abge« t.renntwerden.

   15e Verfahren nach Punkt 13, gekennzeichnet dadurch, daß das .rückgeführte bzw* ausgebrachte Wasser durch Siebe, insbesondere Spaltsiebe» von der Suspension getrennt wird. . .

   16« Verfahren nach einem der Punkte 13 bis 15, gekennzeichnet dadurch, daß die Suspension in der ersten nachgeschalteten Trocknungsstufe über eine Vorentwässerung bzw. eine innerhalb eines unter Dampfdruck stehenden Autoklaven angeordnete Spaltsiebkaskaden geleitet wird und daß das abgetrennte Wasser aus den der Aufgabeöffnung am nächsten liegend© Kaskaden abge· führt wird*

   17« Verfahren nach einem der Punkte 13 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß das aus der ersten nachge» schalteten Trocknungsstufe abgeführte Wasser in einer Klassierstufe in einen an Feststoffen verarmten und einen an Feststoffen angereicherten Teil aufgetrennt wird, wobei der an Feststoffen verarmte Teil gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Oxydators,, in welchem die organischen Anteile durch Zufuhr von Luft oder Sauerstoff oxidiert werden, ausgebracht oder zur Herstellung der Suspension rückgeführt wird und die an Feststoffen angereicherte Phase der ersten Trocknungsstufe rückgeführt wird,

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   18e Verfahren nach Punkt 17, gekennzeichnet dadurch, daih die an Feststoffen verarmte Phase einer weiteren Reinigungsstufe, insbesondere einem Aufstromklassierer, zugeführt vvird_e :

   19« Verfahren nach einem der Punkte 13 bis 18, gekennzeichnet dadurch, daß aus dem oder den Öxydator(en) das gebildete CO„ abgeführt wird«

   20„ Verfahren nach einem der Punkte Ibis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Suspension durch Einpressen von Dampf vor dem Einbringen in die erste nachgeschal« tete Trocknungsst'ufe aufgewärmt und unter überatmos-" phärischen Betriebsdruck gesetzt vvird_o