DD282509A5 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von feststoffmaterialien in einem indirekt beheizten wirbelschichtbett - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum trocknen von feststoffmaterialien in einem indirekt beheizten wirbelschichtbett Download PDF

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DD282509A5
DD282509A5 DD89327734A DD32773489A DD282509A5 DD 282509 A5 DD282509 A5 DD 282509A5 DD 89327734 A DD89327734 A DD 89327734A DD 32773489 A DD32773489 A DD 32773489A DD 282509 A5 DD282509 A5 DD 282509A5
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Feststoffmaterialien. Ziel der Erfindung ist die Rueckgewinnung der fuer die Trocknung aufgewendeten Waermeenergie und die Reduzierung der bei der Ent- und Vergasung entstehenden Emission. Die Aufgabe besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Trocknen von Feststoffmaterialien, die das Ziel der Erfindung im praktischen Betrieb erreichen. Die Erfindung zeigt entsprechende Verfahrensschritte, die sich auf die Temperatur des Wirbelschichtbettes, auf die Zufuehrung von Feststoffmaterial mit hoeherem Masseanteil an verdampfungsfaehigem Material zum und Abfuehrung von getrocknetem Feststoffmaterial aus dem Wirbelschichtbett sowie auf die mit dem Dampf abgefuehrten gasfoermigen Stoffe des verdampfungsfaehigen Materials und andere gasfoermige Verunreinigungen beziehen. Die zur Durchfuehrung des Verfahrens aufgezeigte Vorrichtung besteht aus einer Kombination mehrerer Merkmale. Figur{Trocknen von Feststoffmaterialien; Wirbelschichtbett; Wirbelschichttrockner; Wirbelmedium; indirekte Beheizung; Wirbelschichttemperatur; Heizkoerper}

Description

- ein indirekt gekühlter Kondensator (18), der durch Kondensation des verdampften Materials die gasförmigen Verunreinigungen aus dem Dampf separiert und über eine Absaugung (14) der Umwelt, einer Odorierung oder anderen Gasreinigung und das kondensat übor eine Pumpe (15) zum Teil dem Kondensator (18) zuführt, miteinand9r kombiniert werden.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination nach Anspruch 12 mit einem ein- oder mehrstufigen Kompressor (16) komplettiert wird, der den Druck des nach der Entstaubungsanlage (9) vorliegenden Dampfes soweit anhebt, daß es zur indirekten Beheizung des Wirbelschichtbettes (6) verwendet werden kann.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination nach Anspruch 12 mit einer Dampfturbinenanlage (17), bestehend aus Entspannungsturbine, Generator zur Elektroenergieerzeugung und Kondensator ausgerüstet ist.
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Feststoffmaterialien, wie Braunkohle, Torf, Sand, Filterkuchen aus mechanischen Trennverfahren und von Schlämmen, die weniger als 98% Ma.-% eines verdampfungsfähigen Materials, z. B. Wasser, enthalten, die einem Wirbelschichttrockner zugeführt werden, in dem ein indirekt beheiztes Wirbelschichtbett gebildet wird, das das durch ein Wirbelmedium aufgewirbelto Feststoffmaterial enthält, wobei das Wirbelmedium das verdampfungsfähige Material in Dampfform ist und bei dem das aus dem Wirbelschichttrockner ausgetragene getrocknete Material, gegebenenfalls nach Kühlung, einer weiteren Verarbeitung, Nutzung oder Deponie, das verdampfte Material jedoch einer Reinigung, Kühlung, stofflichen Nutzung und/oder Wärmeenergierückgewinnung zugeführt werden kann und das geeignet ist zur Anwendung in der Industrie, dem Bauweson, der Landwirtschaft sowie der kommunalen Entsorgung.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Trocknungsprozesse, insbesondere solche, die Wasser als verdampfungsfähigen Anteil aus Feststoffmaterialien abtrennen, haben für die industrielle Produktion, das Bauwesen, die Energieumwandlung und die Entsorgung von Kommunen und Betrieben große ökonomische und gesellschaftliche Bedeutung. Die Trocknung ist teilweise so selbstverständlich oder so in die
Prozeßabläufe integriert, wie bei der Verbrennung wasserhaltiger Brennstoffe, z. B. Braunkohle und von Schlämmen, daß die von ihr durch erhöhten Energiebedarf und erhöhte Emission verursachten Umweltbelastungen als natürlich angesehen werden.
Bei der energetischen Nutzung von Rohbraunkohle haben sich insbesondere in Kraftwerken Mahltrocknungsanlagen durchgesetzt, die einen Teil des im Kesselfeuerrsumes erzeugten Feuergases als Wärmeenergieträger für die Mahltrocknung zurücksaugen, so daß durch Wärmeübertragung von 800 bis 1000°C heißen Feuergases an die Rohbraunkohle im Rauchgasstrom, vor oder während der Mahlung der Kohle zu Brennstaub, das Kohlewasser verdunstet. Im Buch Effenberger, H. .Dampferzeuger" VEB Verlag für Grundstoffindustrie, 1 .Auflage, 1987, wird der Stand der Technik dazu ausführlich beschrieben. Bezogen auf die im Feuerraum des Dampfkessels freigesetzte Wärmeenergie verursacht diese Art der Trocknung mehr als das 1,5facho des naturgesetzlich erforderlichen Minimums der Rauchgasemission bedingt durch den hohen Brennstoffeigenbedarf der Trocknung und dem Wasserdampfanteil im Rauchgas.
Bei der Braunkohlenveredlung werden vorrangig mit Dampf indirekt beheizte Teller- und Röhrentrockner, also Kontakttrockner, verwendet, wie sie von Krug und Nauendorf im Buch „Braunkohlenbrikettierung" Band 1, Betriebsabschnitt Trocknung, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1984,1 .Auflage, ausführlich beschrieben wurden.
Durch die Verwendung von Turbinenentnahme- oder üegendruckdampf als Wärmeenergieträger für die Trocknung, der durch Kondensation seine latente Wärmeenergie indirekt an die Kohle überträgt, nachdem er z.B. durch Einspritzung von Kondonsat zu Sattdampf umgewandelt wurde, wird das bekannte Prinzip der „Kraft-Wärme-Kopplung" genutzt und eine Senkung des der Trocknung zuzurechnenden Brennstoffbedarfes erreicht. Gegenüber der in den Braunkohlen-Kraftwerken üblichen Mahltrocknung könnte deshalb die vergleichbare Summe der während der einzelnen Veredlungs- und Nutzungsabschnitte anfallenden Rauchgasemission auf annähernd des 1,3fache des naturgesetzlich erforderlichen Minimums sinken. Da in den meisten Fällen aber „Schleppluft" eingesetzt wird, werden diese Vorteile nicht wirksam.
Die Einführung von indirekt beheizten Teller- und Röhrentrocknern und damit die Erschließung der Kraft-Wärme-Kopplung, z. B. in Braunkohlen- und Torfkraftwerken, ist bisher gescheitert, da die erforderlichen Brennstoffmassenströme und das begrenzte Leistungsvermögen solcher Trockner zueinander im Widerspruch stehen und keine wirtschaftliche Lösung der Aufgabe ermöglichten.
Durch die DD-PS 67770 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur Vortrocknung wasserhaltiger fester Brennstoffe, insbesondere von Weichbraunkohle bekannt, bei welchen die Trocknung von Braunkohle vor ihrer Verbrennung in einem Dampfkessel in einem mit Dampf indirekt beheizten Wirbelschichttrockner vorgenommen wird. Wie bei den Teller- und Röhrentrocknern sollte hier Turbinenentnahme· oder Gegendruckdampf verwendet und damit das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung genutzt werden.
In der DD-PS 67770 wird davon ausgegangen, daß jedes geeignete Wirbelmedium, also auch Dampf, zur Aufwirbelung der Braunkohle über dem Wirb, 'boden im Wirbelschichttrockner verwendet werden kann.
In der US-PS 3800427 ist ein indirekt beheiztes Wirbelschichttrocknungsverfahren beschrieben, bei dem die Braunkohle mit Wasserdampf aufgewirbelt wird, so daß die Trocknung in einer Wasserdampfatmosphäre abläuft. Die Erfindung geht jedoch davon aus, daß in der Dampfatmosphäre die Braunkohle soweit erhitzt wird, daß sich Schwefelverbindungen abspalten, die sich an gegebenenfalls gleichzeitig im Wirbelschichtbett befindlichen Additiven anlagern. Die DE-PS 2901723 erweitert die Verwendung eines mit Dampf indirekt beheizten und mit Dampf fluidisierten Wirbelschichtbettes allgemein auf die Trocknung von Feststoffmatorialien, die weniger als 95 Ma.-% eines verdampfungsfähigen Materials enthalten, wobei das verdampfungsfähige Material, außer Wasser, auch andere Materialien, wie Lösungsmittel, sein können, die in ihrer Dampfform als Wirbelmedium und in ihrer Sattdampfform unter Nutzung unterschiedlicher Partialdrücke auch Wärmeenergieträger zur indirekten Beheizung des Wirbelbettes sind.
Die DE-PS 29 01 723 schränkt gegenüber der US-PS 38 00427 die zulässige Temperatur des Wirbelschichtbettes ein und legt fest, daß diese im wesentlichen unterhalb der Zersetzungstemperatur des Feststoffmaterials liegt, so daß der aus dem Wirbelschichttrockner abgeführte Dampf im wesentlichen ohne Verunreinigung durch andere gasförmige Stoffe aus dem verdampfungsfähigen Material bestehen soll.
Mehrjährige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten haben ergeben, daß das durch die DE-PS 2901723 bekannte Verfahren in der beschriebenen Form technisch nicht realisierbar ist. Es zeigte sich insbesondere, daß die Temperatur des Wirbelschichtbettes nicht frei wählbar ist, und daß die gasförmigen Verunreinigungen des verdampfungsfähigen Materials praktisch unabhängig von der Wirbelschichtbettemperatur vollständig im aus dem Wirbelschichttrockner austretenden Dampf des verdampfungsfähigen Materials enthalten sind.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht in der Rückgewinnung des überwiegenden Anteiles der für die Trocknung aufgewendeten Wärmeenergie und in der Reduzierung der bei der Trocknung durch Verdunstung, Verdampfung, Pyrolyse, Ent- und Vergasung entstehenden Emissionen, insbesondere der bei Umgebungstemperatur nicht kondensierbaren.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beachtung der technisch realisierbaren und nacharbeitbaren Grundsätze der Trocknungstechnik ein Verfahren und die für die Realisierung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung zum Trocknen von Feststoffmaterialien in einem Wirbelschichttrockner, dessen indirekt beheiztes Wirbelschichtbett vorzugsweise vom getrockneten Feststoffmaterial selbst gebildet wird und das durch das verdampfungsfähige Material in Dampfform aufgewirbelt wird zu schaffen, die das Ziel der Erfindung im praktischen Betrieb erreichen.
Entscheidend für die Lösung der Aufgabe ist die gewonnene Erkenntnis, daß die Überführung des verdampfungsfähigen Anteiles eines Feststoffmaterials oder Schlammes in seine Dampfform in einer Gasphase, die vom verdampfungsfähigen Anteil des Feststoffmaterials gebildet wird, bei isobawm Prozeßablauf abhängig ist von einer das Feststoffmaterial charakterisierenden, also stoffspezifischen, Siedekurve des zu verdampfenden Materials, die die notwendige Temperatur des Feststoffmaterials in Abhängigkeit vom Anteil des verdampfungsfähignn Materials im Feststoffmaterial fixiert. Erfindungsgemäß wird deshalb die Temperatur des Wirbelschichtbettes, in Abhängigkeit vom gewünschten Masseanteil an verdampfungsfähigem Material im aus dem Wirbelschichtbett ausgetragenen Feststoffmaterial, durch Zuführung von Feststoffmaterial mit höherem Massenanteil an verdampfungsfähigem Material zur und Abführung von getrocknetem Feststoffmaterial aus dem Wirbelschichtbett so eingestellt, daß sie der stoffspezifischen Siedetemperatur des verdampfungsfähigen Materials im aus dem Wirbelschichtbett abgeführten Feststoffmaterial entspricht, so daß der aus dem Wirbelschichttrockner abgeführte Dampf auch die gasförmigen Stoffe des verdampfungsfähigen Materials sowie andere gasförmige Verunreinigungen, die z. B. mit dem Feststoffmaterial dem Wirbelschichttrockner zugeführt werden, jedoch nur die unterhalb dieser Siedetemperatur flüchtigen Bestandteile dur Feststoffanteile des Feststoffmaterials oder der Schlämme enthält. Es ist weiterhin erfindungsgemäß, daß der aus dem Wirbelschichttrockner abgeführte Dampf indirekt gekühlt wird, so daß er unter Abgabe seiner latenten Wärmeenergie kondensiert und die im Dampf enthaltenen gasförmigen Stoffe des verdampfungsfähigen Materials, andere gasförmige Verunreinigungen und Zersetzungsprodukte des Feststoffanteiles, die bei Umgebungstemperatur nicht kondensierbar und im Kondensat des vardampfungsfähigen Materials nicht löslich sind, aus dem Dampf separiert und danach an die Umgebung oder eine Deponierung und/oder andere Gasreinigung abgegeben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert im Normalfall die Bereitstellung des zu trocknenden Feststoffmaterials teilchenförmig, vorzugsweise mit einer Körnung von 0 bis 10mm, also als wirbelfähiges Schüttgut. Feststoffmaterial, insbesondere Schlammprodukte, die direkt nicht geeignet sind zur Herstellung eines wirbelfähigen Schüttgutes, können durch Zumischung von bereits getrocknetem Feststoffmaterial in eine solche Konsistenz überführt werden, die die Herstellung eines den Anforderungen des Verfahrens entsprechenden Eintragungsgutes gestattet. Ein anderer Weg zu trocknendes Feststoffmaterial in eine dem Verfahren entsprechende Form zu überführen besteht darin, es mit Kondensat des verdampfungsfähigen Materials in eine pump- und versprühfähige Schlammform umzuwandeln. Ist es erforderlich, die Großstückigkeit des zu trocknenden Feststoffmaterials zu erhalten, dann kann das Verfahren erfolgreich realisiert werden, wenn das Wirbelbett nicht vom Feststoffmaterial selbst, sondern von einem kleinerkörnigen Feststoffmaterial, daß durch eine gegenüber dem zu trocknenden Material 1,2- bis 5,0fache Dichte gekennzeichnet ist, gebildet wird. In diesem Falle muß davon ausgegangen werden, daß mit dem getrockneten Feststoffmaterial Bettmaterial aus dem Wirbelschichtbett ausgetragen wird. Das erfordert eine Abtrennung des Bettmaterials vom getrockneten grobstückigen Feststoffmaterial und eine Rückführung des Bettmaterials in das Wirbelschichtbett. Insbesondere während instationärer Betriebsphasen beim Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es erforderlich sein, alternativ zur Rückführung des verdampfungsfähigen Materials in Dampfform oder zusätzlich Wirbelmedium von außen, z. B. aus einem se-jaraten System, dem Wirbelschichttrockner zuzuführen.
Entscheidend für die Leistung des Verfahrens ist die Temperaturdifferenz zwischen erforderlicher Temperatur des Wirbelschichtbettes und Kondensationstemperatur des zur indirekten Wärmeübertragung verwendeten Heizdampfes, die erfindungsgemäß zwischen 10 und 15K betragen soll. Bei einem Druck im Wirbelschichttrockner, der annähernd dem Umgebungsdruck der Atmosphäre entspricht, erfordert das Heizdampfdrücke von 0,2 bis 4,0 MPa, was bei Verwendung von Wasserdampf als Heizmedium, bei leicht überhitztem Zustand des Heizdampies Dampftemperaturen von 12G bis 2550C zur Folge hat. Während hohe Heizdampfdrücke den Bau kleinar Trockner ermöglichen, sichern niedrige Heizdampfdrücke und damit niedrige Temperaturdifferenzen zwischen kondensierendem Dampf und Wirbelschichtbett eine gute Nutzung der Vorteile der Kraft-Wärme-Kopplung.
Die dem Ziel der Erfindung entsprechende Rückgewinnung des überwiegenden Anteiles der für die Trocknung aufgewendeten Wärmeenergie und die Separation der gasförmigen, nicht kondensierbaren und im Kondensat nicht löslichen Verunreinigungen erfordert erfindungsgemäß die Kondensation des verdampften Anteils des Feststoffmaterials. Arbeitet der Wirbelschichttrockner unter Dampfdrücken, die dem Druck der umgebenden Atmosphäre entsprechen, dann bestimmt die stoffabhängige Kondensationstemperatur das Temperaturniveau der dabei zurückgewinnbaren Wärmeenergie. Ist das zu verdampfende Material Wasser, dann kann die unter den erfindungsgemäßen Bedingungen zurückgewonnene Wärmeenergie eine Temperatur von über 90°C erreichen, geeignet für die Erfüllung von Autgaben der Heizwärmeversorgung und der Vorwärmung in industriellen Prozessen. Gibt es bei diesem Temperaturniveau keinen Wärmeenergiebednrf, dann kann der Dampf unter Abgabe von technischer Arbeit nach entsprechender Reinigung von Staub soweit expandiert werden, daß eine Kondensation bei Umgebungstemperatur noch möglich ist.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Dampf aus dem Wirbelschichttrockner, ebenfalls nach entsprechender Reinigung von Staub, vor seiner Kondensation durch Kompression soweit im Druck zu erhöhen, daß die Kondensationswärme bei einem Temperaturniveau anfällt, das zur Erfüllung der vorgesehenen Wärmeübertragung, z. B. zur Auf heizung des Wirbelschichtbettes des erfindungsgemäßen Verfahrens, ausreicht.
Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist deshalb eine von der Wirbelschichtbettemperatur in ihrer Leistung geregelte Zuführung für das zu trocknende Feststoffmaterial zum Wirbelschichttrockner mit einer Vorrichtung zum Eintragen des Feststoffmaterials in den Wirbelschichttrockner vorgesehen, die bezogen auf die einzutragende Masse des Feststoffmaterials mindestens eine 1,5fache Leistung hat und die im Falle des Eintragens von teilchenförmigem, wirbelfähigem oder aufgeschlämmtem Feststoffmaterial mindestens 25% und bei Eintrag von klumpenförmigem, schwer oder nicht wirbelfähigem Feststoffmaterial mindestens 75% der Oberfläche des Wirbelschichtbettes annähernd gleichmäßig mit dem eingetragenen Feststoffmaterial beaufschlagt.
Das Wirbelschichtbett überdeckt im Wirbelschichttrockner angeordnete Heizkörper um mindestens 250 bis 1000 mm. Weitere Bestandteile der Vorrichtung sind eine durch die vorgegebene Höhe des Wiibelschichtbettes in ihrer Leistung gesteuerte Austragsvorrichtung für da* getrocknete Feststoffmaterial und eine mechanische Staubabscheidung zur Senkung des Anteiles der Körnung klsiner 0,5mm am mit dem Dampf des verr^mpfungsfähigen Materials über den Austrag ausgetragenen Staub des Feststoffmaierials unter 10i\/la.-%.
In einer Entstaubungsanlage wird der Staubanteil im aus dem Wirbelschichttrockner abgeführten Dampf unter 50 mg/kg Dampf gesenkt. Ferner gehören zur erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Damp'rückführung mit eine.n Verdichter, der den Druck des Dampfes soweit erhöht, daß durch die Vorrichtung mindestens die doppelte Menge an Dampf rezirkuliert, die für den Übergang des Feststoffes auf dem Wirbelboden vom Festbett zum Wirbelschichtbett erforderlich ist, sowie ein Kondensator, der durch Kondonsation des im Wirbelschichtbett verdampften Materials die gasförmigen Verunreinigungen aus dem Dampf separiert und diese gegebenenfalls mit Hilfe einer Absaugung der Umwelt oder Deodorierung und/odor anderer Gasreinigung und das Kondensat über eine Pumpe dem Kondensator und einer weitergehenden Aufbereitung und Nutzung zuführt. Ist das Temperaturniveau der Kondonsation des Dampfes des verdampfungsfähigen Materials nicht geeignet zur Erfüllung anstehender Wärmeversorgungsaufgaben, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem ein- oder mehrstufigen Kompressor komplettiert werden, der den Druck des Dampfes soweit anhebt, daß die Kondensation des Dampfes beim zur Erfüllung der Wärmeversorgungsaufgabe erforderlichen Temperaturniveau durchgeführt werden kann, z. B. zur indirekten Beheizung des Wirbelschichtbettes. Ist auch diese Variante zur Nutzung der rückgewonnenen Wärmeenergie nicht zweckmäßig, dann kann der Dampf des verdampfungsfähigen Materials aus dem Wirbelschichttrockner nach Verlassen der Entstaubungsanlage einer Dampfturbinenanlage zugeführt werden, in der er unter Abgabe technischer Arbeit im Druck soweit reduziert wird, daß eine Kondensation bei Umgebungstemperatur, z. B. 30°C noch möglich ist.
Ausführungsbeispiel
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden mit Hilfe dar beigefügten Zeichnung nachfolgend beschrieben.
Die Aufgabe des Beispieles besteht darin, aus einer in einer üblichen Prallhammermühle auf eine Körnung von 0 bis 6mm gebrochenen Rohbraunkohle mit einem Wassergehalt von 55Ma.-% eine Trockenbraunkohle mit einem Wassergehalt von 10Ma.-% herzustellen.
Der Rohbraunkohlemassestrom beträgt 10t/h, der der Trockenbraunkohle dementsprechend 50 t/h. Zu verdampfen sind also insgesamt 50t Kohlewasser/h. Die Berechnung der Nachverdampfung ergibt, daß sich der Wassergehalt nach Austrag aus dem Wirbelschichttrockner 2 um 1,5Ma.-% reduziert, so daß die getrocknete Kohle mit einem Wassergehalt von 11,5Ma.-% aus dem Wirbelschichttrockner 2 auszutragen ist und im Wirbelschichttrockner 2 49152 kg vVasser/h zu verdampfen sind. Die je Stunde außerhalb des Wirbelschichttrockners 2 848 nachverdampfenden kg Wasser werden abgesaugt und als Brüden mit einem Luftanteil von 2 kg/kg Wasserdampf einer separaten Entstaubungsanlage 9 zugeführt.
Mit der Kohle, die bei einem Schnittgewicht von O,7kp/Liter einem Volumen von 142,9m3 entspricht, werden entsprechend der für das Eintragsorgan getroffenen Festlegungen 200 m3 Luft/h in den Wirbelschichttrockner 2 eingetragen. Das Kohlewasser, im Beispiel das verdampfungsfähige Material, soll 20m3 gelöste gasförmige Verunreinigungen, insbesondere Kohlendioxid, enthalten, so daß der durch Trocknung in einer Stunde aus Kohlewasser erzeugte Dampf insgesamt 220 m3 gasförmige Verunreinigungen enthält, die entsprechend Sättigungstemperatur mit Wasserdampf beladen im Kondensator 18 separiert und an die Umgebung abgegeben werden.
Bei einer Wärmedurchgangszahl vom kondensierenden Heizdampf an das Kohle-Wirbelschichtbett 2k = 300 W/m2 -Kund einem Wärmebedarf von 800W/kg zu verdampfendes Kohlewasser ergibt sich, daß im Wirbelschichttrockner 2, bei einer für die Wärmeübertragung wirksamen Temperaturdifferenz von 40K, eine Heizfläche von 3277 m2 installiert werden muß.
Bei einer Höhe der Heizkörper 7 von 2,00m soll eine Heizflächendichte von 10OmVm2 Wirbelboden 5 erreicht werden, d. h., der Wirbelschichttrockner 2 hat einen rund 32 m2 großen Wirbelboden 5, was bei einer Breite des Wirbelbodens 5 von 4 m eine Baulänge für den Wirbelboden 5 von 8 m ergibt. Erreicht das Feststoffmaterial auf dem Wirbelboden 5 bei Leerrohrgeschwindigkeit von 0,35 m/s seinen Lockerungspunkt, dann müssen erfindungsgerrüß 80 670 m3 Wasserdampf, das entspricht 53,8t/h, rezirkuliert werden. Aus dem Wirbelschichttrockner 2 müssen deshalb rund 103t Wasserdampf/h, das entspricht annähernd einem Volumen von 150000m3/h, abgeführt und weitgehend entstaubt werden. Nur der durch Verdampfung von 49152kg Kohlewasser entstehende Dampf, der mit 220m3 nichtkondensierbaren gasförmigen Verunreinigungen belastet ist, wird mit Kondensator 18 zugeführt.
Der Wärmeenergiebedarf der erfindungsgemäßen Wirbelschichttrocknungsanlage beträgt 39,3 MW/h tief th, wovon im Kondensator 18 bei einem Temperaturniveau bis 95 0C rund 30,8 MW/h tief th, das sind 78% der aufgewendeten Wärmeenergie, zurückgewonnen werden können, womit diese Zielstellung der Eri...dung erreicht wird.
Werden die nichtkondensierbaren gasförmigen Verunreinigungen an die Umgebung mit einer Sättigungstemperatur von 60"C abgegeben, dann werden rund 275m3/h emitiert. Bezogen auf eine Röhrentrockneranlage mit vergleichbarer Leistung, die rund 170000m3 Brüden/h emitiert, was bei einem Staubgehalt von 50mg/m3 einer Belastung der Umwelt mit 8,5kg Kohlenstaub/h entspricht, sind das 0,2% der üblichen Emissionen.
Auch diese Zielstellung der Erfindung kann also erreicht werden. Die stoffspezifische Siedekurve der im Beispiel zu trocknenden Kohle erfordert eine Wirbelbettemperatur von 118°C. Zur Erzielung der angesetzten Temperaturdifferenz zwischen dem Wirbelschichtbett 6 und dem Heizkörper 7 von 4OK ist ein Heizdampf mit einem Mindestdruck von 0,59MPa erforderlich.
Die Wirbelschichtbetthöhe muß durch den geregelten Austrag von getrockneter Kohle auf Grund der mit 2,0m Höhe vorgegebenen Heizkörper 7 und einem zwischen dem Heizkörper 7 und dem Wirbelboden 5 vorhandenen Freiraum mit einer Höhe von 250mm auf mindestens 2500mm, aber maximal 3250mm, eingeregelt werden.

Claims (12)

1. Verfahren zum Trocknen von Feststoff materialien, wie Braunkohle, Torf, Filterkuchen aus mechanischen Trennverfahren, und von Schlämmen, die weniger als 98Ma.-% eines verdampfungsfähigen Materials insbesondere Wasser, enthalten, die einem Wirbelschichttrockner zugeführt werden, indem ein indirekt beheiztes Wirbelschichtbett gebildet wird, das das durch ein Wirbelmedium aufgewirbelte Feststoffmaterial enthält, wobei das Wirbelmedium das verdampfungsfähige Material in Dampfform ist und bei dem das aus dem Wirbelschichttrockner ausgetragene getrocknete Material, gegebenenfalls nach Kühlung, einer weiteren Verarbeitung, Nutzung oder Deponie, das verdampfte Material jedoch einer Reinigung, Kühlung und/oder Kondensation zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Wirbelschichtbettes in Abhängigkeit vom gewünschten Masseanteil an verdampfungsfähigem Material im aus dem Wirbelschichtbett ausgetragenen Feststoffmaterial, durch Zuführung von Feststoffmaterial mit höherem Masseanteil an verdampfungsfähigem Material zum und Abführung von getrocknetem Feststoffmaterial aus dem Wirbelschichtbett, so eingestellt wird, daß sie der stoffspezifischen Siedetemperatur des verdampfungsfähigen Materials im aus dem Wirbelschichtbett abgeführten Feststoffmaterial entspricht, der aus dem Wirbelschichttrockner abgeführte Dampf die gasförmigen Stoffe des verdampfungsfähigen Materials sowie andere gasförmige Verunreinigungen, die z. B. mit dem Feststoffmaterial dem Wirbelschichttrockner zugeführt werden, jedoch nur die unterhalb dieser Siedetemperatur flüchtigen Bestandteile der Feststoffanteile des Feststoffmaterials oder der Schlämme enthält, deren nichtkondensierbaren und im Kondensat des verdampfungsfähigen Materials nicht löslichen Anteile durch Kühlung und Kondensation des Dar ipfes des verdampfungsfähigen Materials separiert und danach an die Umgebung oder einer Deodorierung und/oder anderen Gasreinigung zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoff material als wirbelfähiges, teilchenförmiges Schüttgut in den Wirbelschichttrockner eingetragen wird und dort selbst das Wirbelschichtbett bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Wirbelschichtbett zugeführte Feststoffmaterial eine Mischung aus aus dem Wirbelschichttrockner ausgetragenem, getrocknetem und frischem, ungetrocknetem Feststoffmaterial ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Wirbelschichitrockner zugeführte Feststoffmaterial mit Kondensat des verdampfungsfähigen Materials als pumpfähiger Schlamm über dem Wirbelschichtbett im Wirbelschichttrockner versprüht wird und das Feststoffmaterial selbst das Wirbelschichtbett bildet.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoffmaterial grobstückig oder klumpenförmig, d. h. schwer oder nicht wirbelfähig, in das Wirbelschichtbett, das aus wirbelfähigem, teilchenförmigern Material mit einer Dichte, die 1,2- bis 5,0fach höh6r ist als die des klumpenförmigen Materials, gebildet wird, eingetragen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das getrocknete Feststoffmaterial in Verbindung mit einem Teil des teilchenförmigen, wirbelfähigen Materials aus dem Wirbelschichtbett ausgetragen, grobstückiges und wirbelfähiges Material getrennt und das wirbelfähige Material in das Wirbelschichtbett rückgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelmedium dem Prozeß von außen zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der für die indirekte Beheizung des Wirbelschichtbettes verwendete Dampf in seinen Parametern Druck im Bereich von 0,2 bis 4,0MPa und Temperatur im Bereich von 125 bis 255 0C so eingestellt wird, daß die mittlere Temperaturdifferenz zwischen kondensierendem Dampf und Wirbelschichtbett 10 bis 150K beträgt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Wirbelschichtbett etwa dem Umgebungsdruck der Atmosphäre entspricht.
10. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des aus dem Wirbelschichttrockner abgeführten Dampfes des verdampfungsfähigen Materials, nach entsprechender Reinigung von festen Bestandteilen in einer Verdichtung des Standes derTechnik, aber vor der indirekten Übertragung seiner latenten Wärmeenergie an einen anderen Wärmeenergieträger durch Zuführung von mechanischer Energie erhöht oder durch Expansion unter Abgabe mechanischer Energie gesenkt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1,5 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der im Druck erhöhte Dampf des verdampfungsfähigen Materials zur indirekten Beheizung des Wirbelschichtbettos verwendet wird.
12. Vorrichtung zum Trocknen von Feststoffmaterialien in einem indirekt beheizten Wirbelschichtbett, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
- eine von der Wirbelschichtbettemperatur in ihrer Leistung stufenlos geregelte Zuführung (1) für das zu trocknende Feststoffmaterial zum Wirbelschichttrockner (2),
- eine Einrichtung zum Eintragen (3) des Feststoffmaterials in den Wirbelschichttrockner (2), die bezogen auf die einzutragende Masse des Feststoffmaterials mindestens eine 1,5fache Leistung hat und die im Falle des Eintragens von teilchenförmigen!, wirbelfähigem oder aufgeschlämmtem Feststoffmaterial mindestens 25% und bei Eintrag von klumpenförmigem, schwer oder nicht wirbelfähigem Feststoffm ate rial mindestens 75% der Oberfläche (12) eines Wirbelschichtbettes (6) annähernd gleichmäßig mit dem eingetragenen Feststoffmaterial beaufschlagt,
- einem Wirbelschichtbett (6), das einen Heizkörper (7) mindestens 250 bis 1000 mm überdeckt,
- eine durch die vorgegebene Höhe des Wirbelschichtbettes (6) in ihrer Leistung gesteuerte Austragsvorrichtung (4) für getrocknetes Feststoffmaterial,
- eine mechanische Staubabscheidung (13) zur Senkung des Anteiles der Körnung kleiner 0,5 mm am mit dem Dampf des verdampfungsfähigen Materials über einen Austrag (8) ausgetragenen Staub des Feststoffmaterials unter 10Ma.-%,
- eine Entstaubungsanlage (9) zur Senkung des Staubanteiles im aus dem Wirbelschichttrockner (2) abgeführten Dampf unter 50 mg/kg Dampf,
- eine Dampfrückführung (10) mit einem Verdichter (11), der den Druck des Dampfes soweit erhöht, daß durch die Vorrichtung mindestens die doppelte Menge an Dampf rezirkuliert, die erforderlich ist für den Übergang des Feststoffes auf dem Wirbelboden (5) vom Festbett zum Wirbelschichtbett (6)
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