DE102004038235B4

DE102004038235B4 - Process for the demineralization of lignite

Info

Publication number: DE102004038235B4
Application number: DE200410038235
Authority: DE
Inventors: Wilfried Weber; Dipl.-Ing. Mittelstädt Alfred; Dr.-Ing. Ewers Johannes
Original assignee: RWE Power AG
Current assignee: RWE Power AG
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: DE102004038235A1

Abstract

Verfahren zur Demineralisierung von Braunkohle, wobei zum Herauslösen der in der Braunkohle enthaltenen Mineralien die vorzerkleinerte, grubenfeuchte Braunkohle mit Wasser zu einer Kohle-Wasser-Suspension aufgeschlämmt wird und wobei die Kohle-Wasser-Suspension erwärmt wird und anschließend die Suspension in Braunkohle und mineralhaltiges Wasser in einer Zentrifuge und/oder einem Dekanter mechanisch aufgetrennt wird, wobei die Braunkohle bei der mechanischen Auftrennung der Kohle-Wasser-Suspension bezogen auf den Wassergehalt der verwendeten grubenfeuchten Braunkohle zumindest teilweise entwässert wird.Process for the demineralization of brown coal, wherein the minerals contained in the lignite, the pre-crushed, peat brown coal is slurried with water to a coal-water suspension and the coal-water suspension is heated and then the suspension in lignite and mineral water is mechanically separated in a centrifuge and / or a decanter, wherein the brown coal is at least partially dewatered in the mechanical separation of the coal-water suspension based on the water content of the lignite brown coal used.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Demineralisierung von Braunkohle. Unter Demineralisierung im Sinne der Erfindung ist eine Reduzierung der wasserlöslichen mineralischen Bestandteile der Kohle zu verstehen, nicht jedoch im wahrsten Wortsinne eine vollständige Entfernung aller in der Kohle enthaltener Mineralien.The invention relates to a process for the demineralization of lignite. Under demineralization in the context of the invention is to be understood as a reduction of the water-soluble mineral constituents of the coal, but not in the literal sense of a complete removal of all minerals contained in the coal.

Grubenfeuchte Braunkohle enthält typischerweise Mineralien. Bei der Verfeuerung in Kraftwerken verursachen Mineralien in der Braunkohle betriebliche Probleme durch Aschebildung. Aus den Mineralien entstehen bei der Kohleverbrennung feste oder flüssige Reaktionsprodukte, die sich als Verschlackungen, beispielsweise in der Brennkammer, und Verschmutzungen, beispielsweise der Konvektionsheizflächen nachgeschalteter Wärmetauscher, ablagern. Diese Ablagerungen beeinträchtigen das Betriebsverhalten und erhöhen die Kosten für Investitionen und Betrieb der Anlage. Alkalimetalle, insbesondere Natrium, bilden niedrigschmelzende und haftfähige Verbindungen und führen mit inerten festen Aschebestandteilen zu einem Aufbau der Ablagerungen.Mine moisture Lignite typically contains minerals. When fired in power plants, minerals in lignite cause operational problems due to ash formation. Solid or liquid reaction products that are deposited as slags, for example in the combustion chamber, and contaminants, for example the convection heating surfaces of downstream heat exchangers, are formed from the minerals during coal combustion. These deposits affect performance and increase investment and operation costs. Alkali metals, especially sodium, form low-melting and adhesive compounds and lead with inert solid ash constituents to build up the deposits.

Ein Verfahren zur Demineralisierung von Kohle ist aus der DE 199 04 889 bekannt. Dort werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduzierung des Gehaltes von Anorganika in fossilen Brennstoffen durch Einwirkung von sauren Gasen, insbesondere CO₂, thermischer Energie und Druck beschrieben. Die in eine lösliche Form überführten Anorganika werden durch Auspressen aus der Kohle mit dem Kohlewasser entfernt. Ein solches Verfahren ist verhältnismäßig kostenintensiv und aufwendig in der Durchführung, da hohe Drücke aufgewendet werden müssen.A process for the demineralization of coal is from the DE 199 04 889 known. There, a method and an apparatus for reducing the content of inorganic compounds in fossil fuels by the action of acid gases, in particular CO ₂ , thermal energy and pressure are described. The solubilized inorganics are removed by squeezing the charcoal from the coal. Such a method is relatively expensive and expensive to carry out, since high pressures must be expended.

Die EP 87902314 offenbart ein Verfahren zur Demineralisierung von Kohle durch Aufschlämmen der Kohle in einer 5 bis 30 gewichtsprozentigen Alkalilösung, das Auftrennen der Aufschlämmung in alkalisierte Kohle und eine verbrauchte Alkaliextraktionslösung, das Regenerieren der Alkaliextraktionslösung, das Ansäuern der alkalisierten Kohle, das nochmalige Auftrennen der Aufschlämmung in angesäuerte Kohle und eine verbrauchte saure Extraktionslösung und das Waschen der angesäuerten Kohle. Dieses Verfahren umfasst eine hohe Anzahl an Arbeitsschritten und weist einen größeren Aufwand von spezialchemikalischen Lösungen auf, so dass eine vergleichsweise kostengünstige Herstellung demineralisierter Kohle mit diesem Verfahren nicht möglich erscheint.The EP 87902314 discloses a process for demineralizing coal by slurrying the coal in a 5 to 30 weight percent alkali solution, separating the slurry into alkalized coal and a spent caustic extraction solution, regenerating the caustic extraction solution, acidifying the alkalized coal, re-separating the slurry into acidified coal and a spent acidic extraction solution and washing the acidified coal. This method comprises a high number of work steps and has a greater complexity of special chemical solutions, so that a comparatively cost-effective production of demineralized coal does not appear possible with this method.

Aus der DE 749 623 ist die Verwendung einer Basenaustauschreaktion zwischen Alkalisalzen von Braunkohle und Kalk- bzw. Magnesiumsalzen harten Wassers zum Zwecke der Erhöhung des Ascheschmelzpunkts der Braunkohle bekannt. Hierzu wird die Kohle zur Herbeiführung der Basenaustauschreaktion mit hartem oder künstlich gehärteten Wasser angeschlämmt.From the DE 749 623 is the use of a base exchange reaction between alkali salts of lignite and lime or magnesium salts of hard water for the purpose of increasing the ash melting point of lignite known. For this purpose, the coal is slurried to bring about the base exchange reaction with hard or artificially hardened water.

Aus der DE 25 56 812 ist ein Verfahren zur Reduzierung des Asche- und Schwefelgehalts von Braunkohle bekannt, bei welchem pulverisierte Braunkohle aufgeschlämmt wird. Nach der Aufschlämmung der Kohle mit Wasser wird die Mischung aufgeheizt und unter Druck in der flüssigen Phase gehalten. Die Wasserbehandlung der Kohle erfolgt unter inerten Bedingungen unter Zugabe von Wasserstoff, sodass eine chemische Veränderung der Kohle- und Ascheanteile sowie der Schwefelverbindungen vorliegt. Anschließend wird die Kohle agglomeriert und vom Wasser getrennt.From the DE 25 56 812 A method is known for reducing the ash and sulfur content of lignite, in which pulverized lignite is slurried. After slurrying the coal with water, the mixture is heated and held under pressure in the liquid phase. The water treatment of the coal takes place under inert conditions with the addition of hydrogen, so that there is a chemical change in the coal and ash components and the sulfur compounds. The coal is then agglomerated and separated from the water.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Demineralisierung von Braunkohle bereitzustellen, welches kostengünstig verfügbar ist und den Umfang eingesetzter Chemikalien verringert.The invention is therefore based on the object to provide a process for the demineralization of lignite, which is available at low cost and reduces the amount of chemicals used.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Demineralisierung von Braunkohle, wobei zum Herauslösen der in der Braunkohle enthaltenen Mineralien die, vorzerkleinerte, grubenfeuchte Braunkohle mit Wasser zu einer Kohle-Wasser-Suspension angeschlämmt wird und anschließend die Suspension in Braunkohle und mineralhaltiges Wasser mechanisch aufgetrennt wird.According to the invention, the object is achieved by a process for the demineralization of lignite, wherein for leaching out the minerals contained in the lignite, pre-crushed, pit-moist brown coal is slurried with water to a coal-water suspension and then mechanically separated the suspension in lignite and mineral water becomes.

Die Lehre lässt sich dahingehend zusammenfassen, dass grubenfeuchte Braunkohle mit einem Wassergehalt in einem Bereich von 40–65% und einem hohen Natriumgehalt von 1.000 mg/kg zunächst vorzerkleinert wird und danach mit Wasser angeschlämmt wird.The teaching can be summarized in that pit-wet lignite with a water content in a range of 40-65% and a high sodium content of 1,000 mg / kg is first pre-crushed and then slurried with water.

Durch den Lösungsdruck werden die löslichen Natriumverbindungen aus den Braunkohlepartikeln herausgewaschen. Anschließend wird durch bekannte mechanische Verfahren die Anschlämmung in demineralisierte Braunkohlepartikel und mineralhaltiges Wasser aufgetrennt. Dabei kann die Braunkohle je nach Verfahrensführung und Anwendung der Trenntechnik wahlweise, bezogen auf den Wassergehalt der verwendeten grubenfeuchten Braunkohle, entweder nur demineralisiert oder demineralisiert und entwässert werden.The dissolution pressure causes the soluble sodium compounds to be washed out of the lignite particles. Subsequently, by known mechanical methods, the slurry is separated into demineralized lignite particles and mineral-containing water. Depending on the process and the application of the separation technique, the lignite can either be demineralised or demineralized and dewatered, based on the water content of the brown coal wet lignite used.

Die demineralisierte Braunkohle weist für die Kohleverbrennung im Wesentlichen zwei Vorzüge gegenüber der nicht demineralisierten Braunkohle auf: zum einen enthält die Braunkohle weniger Aschebildnerbestandteile, welche zu einem Aufbau von Ablagerungen führen könnten, und zum anderen wird die Oberfläche der Braunkohle vergrößert, so dass deren Reaktivität erhöht wird. Insgesamt resultieren die Vorzüge bei der Verwendung derartig demineralisierter Braunkohle darin, dass zum einen aufgrund eines geringeren Reinigungsaufwands kleinere Brennkammern verwendet werden können. Es hatte sich durchgesetzt, die Brennkammern unter Berücksichtigung der hohen Schlackeablagerungen größer als erforderlich auszubilden, um die Wärmeauskopplung zu gewährleisten und die Reinigungsintervalle zu verlängern. Zum anderen können Defekte nachgeschalteter Anlagen, wie beispielsweise Wärmetauscher, durch notwendige Beseitigung hoher Schlackeablagerungen, beispielsweise mittels Lanzenbläsern, vermieden werden. Braunkohle mit höherer Reaktivität aufgrund einer vergrößerten Oberfläche gibt bei der Verbrennung ihre Energie schneller frei (schneller Ausbrand) als nicht demineralisierte Braunkohle, so dass eine vergleichsweise kürzere Brenndauer ebenfalls das Betreiben kleinerer Brennräume erlaubt.The demineralized lignite has two advantages over coal fired incineration in comparison to the non-demineralized lignite: on the one hand the lignite contains fewer ash constituents, which could lead to build-up of deposits, and on the other hand the surface of lignite is increased, so that their reactivity is increased. Overall, the benefits of using such demineralized lignite are that, on the one hand, smaller combustors can be used due to less cleaning effort. It had become established that the combustion chambers, taking into account the high slag deposits, were larger than necessary in order to ensure the heat extraction and to extend the cleaning intervals. On the other defects of downstream equipment, such as heat exchangers, by eliminating the need for high slag deposits, for example by means Lanzenbläsern be avoided. Lignite with higher reactivity due to an increased surface releases its energy faster during combustion (faster burnout) than non-demineralized lignite, so that a comparatively shorter burning time also allows the operation of smaller combustion chambers.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre kann der Grad der Demineralisierung durch die Temperatur der Kohle-Wasser-Suspension in den jeweiligen Arbeitsschritten geregelt werden. Mit einer Steigerung der Suspensionstemperatur werden die Viskosität des Wassers und die Kapillarbindungseigenschaften des Wassers verringert sowie auch die Löslichkeit von Alkalimetallsalzen in dem Wasser erhöht. Mit höherer Löslichkeit der Salze in dem Wasser wird die spezifische Menge aus der Braunkohle ausgewaschener Alkaliverbindungen erhöht.Within the scope of the teaching according to the invention, the degree of demineralization can be regulated by the temperature of the coal-water suspension in the respective work steps. Increasing the suspension temperature reduces the viscosity of the water and the capillary binding properties of the water as well as increases the solubility of alkali metal salts in the water. With higher solubility of the salts in the water, the specific amount of lignite of leached alkali compounds is increased.

Zweckmäßig ist der Einsatz von grubenfeuchter Braunkohle mit einer Korngröße in einem Bereich von 0 bis 10 mm. Dazu wird die geförderte Braunkohle vorzerkleinert und ohne weitere Aufbereitung in eine erfindungsgemäß betriebene Anlage eingetragen.The use of pit-moist brown coal with a grain size in a range of 0 to 10 mm is expedient. For this purpose, the extracted lignite is pre-shredded and entered into a plant operated according to the invention without further treatment.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kohle-Wasser-Suspension in einem Gewichtsverhältnis Kohle:Wasser von etwa 1:1 bis 1:0,5, vorzugsweise 1:0,6 hergestellt wird. Mit einer Steigerung des Wasseranteils wird der Grad der Mobilisierung der löslichen Bestandteile erhöht. Das Gewichtsverhältnis von Kohle:Wasser in der Größenordnung von etwa 1:0,6 erscheint sinnvoll im Hinblick auf eine erwünschte Natriumreduzierung von etwa 40%. Das zuvor angegebene Gewichtsverhältnis berücksichtigt nicht das in der Kohle bereits enthaltene Wasser sondern nur die Wasserzugabe. Mit anderen Worten, das zuvor genannte Verhältnis beschreibt das Verhältnis von Rohbraunkohle:Wasser.In a further embodiment of the method according to the invention it is provided that the coal-water suspension in a weight ratio coal: water of about 1: 1 to 1: 0.5, preferably 1: 0.6 is prepared. An increase in the proportion of water increases the degree of mobilization of the soluble constituents. The weight ratio of coal: water on the order of about 1: 0.6 appears reasonable in view of a desired sodium reduction of about 40%. The weight ratio given above does not take into account the water already contained in the coal but only the addition of water. In other words, the above ratio describes the ratio of raw lignite: water.

Zur höheren Löslichkeit der Alkalisalze aus der Braunkohle in Wasser kann die Kohle-Wasser-Suspension erwärmt werden. In einer Ausführungsform wird die Kohle-Wasser-Suspension auf eine Temperatur in einem Bereich von 60°C bis 200°C erwärmt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kohle-Wasser-Suspension auf eine Temperatur von etwa 180°C erwärmt. Die Erwärmung erfolgt wahlweise durch Eintragung von Wasserdampf allein bzw. durch eine Vorwärmung des Anschlämmwassers und nachfolgender Aufheizung mit Wasserdampf. Die Aufheizung mit Wasserdampf kann wahlweise direkt oder indirekt erfolgen.For higher solubility of the alkali salts from lignite in water, the coal-water suspension can be heated. In one embodiment, the coal-water suspension is heated to a temperature in a range of 60 ° C to 200 ° C. In a preferred embodiment, the coal-water suspension is heated to a temperature of about 180 ° C. The heating takes place optionally by entry of water vapor alone or by preheating the Anschlämmwassers and subsequent heating with steam. The heating with steam can be done either directly or indirectly.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kohle-Wasser-Suspension für eine Dauer im Bereich von 2–45 min. gehalten wird. Vorzugsweise wird die Kohle-Wasser-Suspension für eine Dauer im Bereich von 10–30 min. gehalten. Besonders bevorzugt wird die Kohle-Wasser-Suspension für eine Dauer von etwa 15 min. gehalten. Mit zunehmender Verweilzeit des Anschlämmwassers in der Kohle lösen sich die Alkaliverbindungen aus dieser heraus und werden in dem Anschlämmwasser gelöst. Eine Durchmengung, wie beispielsweise durch Bewegung der Kohle-Wasser-Suspension, verbessert die Durchspülung der Braunkohlepartikel mit dem Anschlämmwasser.According to another embodiment of the invention it is provided that the coal-water suspension for a duration in the range of 2-45 min. is held. Preferably, the coal-water suspension for a period in the range of 10-30 min. held. Particularly preferred is the coal-water suspension for a period of about 15 min. held. With increasing residence time of the sludge in the coal, the alkali compounds dissolve out of this and are dissolved in the Schlämmwasser. A mixing, such as by movement of the coal-water suspension, improves the flushing of lignite particles with the Schlämmwasser.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die mechanische Auftrennung der Kohle-Wasser-Suspension mittels einer Zentrifuge und/oder eines Dekanters erfolgt. Beispielsweise wird das aus dem Dekanter ausgetragene mineralhaltige Wasser der Anschlämmung ausgekoppelt, wobei die Braunkohle einen Wassergehalt im Bereich der ursprünglich eingesetzten grubenfeuchten Braunkohle von 45–65% (m/m) aufweist.Furthermore, it can be provided that the mechanical separation of the coal-water suspension takes place by means of a centrifuge and / or a decanter. For example, the mineral-containing water discharged from the decanter is decoupled from the slurry, the brown coal having a water content in the range of 45-65% (m / m) originally used in the pit-dried lignite.

Zweckmäßigerweise wird die Kohle-Wasser-Suspension nach dem Aufheizen, und somit nach dem Lösen der Alkaliverbindungen in dem Wasser, abgekühlt. Die Abkühlung der Kohle-Wasser-Suspension kann durch den direkten oder indirekten Einsatz von Frischwasser erfolgen. Das Frischwasser hat eine Temperatur von etwa 20°C und kann einerseits in einen Wärmetauscher eingespeist werden oder andererseits der Suspension direkt zugeführt werden. Eine derartige Prozessführung des Abkühlens der zunächst auf etwa 180°C aufgeheizten Suspension in zwei Schritten mittels eines Wärmetauschers auf 110°C und mittels Frischwassers mit einer Außentemperatur von etwa 20°C auf etwa 80–90°C ermöglicht die einfache Abtrennung des Anschlämmwassers aus der Kohle-Wasser-Suspension unter im Wesentlichen Beibehaltung des Wassergehaltes der Braunkohle gegenüber der eingetragenen grubenfeuchten Braunkohle im Bereich von 40–65%.Conveniently, the coal-water suspension is cooled after heating, and thus after the dissolution of the alkali compounds in the water. The cooling of the coal-water suspension can be done by the direct or indirect use of fresh water. The fresh water has a temperature of about 20 ° C and on the one hand can be fed into a heat exchanger or on the other hand fed directly to the suspension. Such a process of cooling the first heated to about 180 ° C suspension in two steps by means of a heat exchanger to 110 ° C and fresh water with an outside temperature of about 20 ° C to about 80-90 ° C allows easy separation of the Schlenkwassers from the Coal-water suspension with substantially retention of the water content of lignite compared to the registered wet lignite brown coal in the range of 40-65%.

In Abhängigkeit von dem mechanischen Auftrennverfahren kann die Braunkohle in einer anderen Ausführungsform bei der mechanischen Auftrennung der Kohle-Wasser-Suspension zusätzlich zumindest teilweise entwässert werden, bezogen auf den Wassergehalt der verwendeten grubenfeuchten Braunkohle. Es besteht die Möglichkeit, bei der Abtrennung des Anschlämmwassers aus der Kohle-Wasser-Suspension zusätzlich den Wassergehalt der Kohle zu verringern. Dazu wird in dem Dekanter das Anschlämmwasser aus der Kohle-Wasser-Suspension zusammen mit einem Teil des in der Braunkohle enthaltenen Wassers entfernt. Ein solcher Dekanter ist beispielsweise aus der DE 199 14 098 bekannt. Der Entwässerungsgrad wird durch die Temperaturführung der in den Arbeitsraum des Dekanters eingebrachten Suspension reguliert. Aus dieser Verfahrensführung resultiert eine Einsparung des aufwendigen Arbeitsschrittes einer thermischen Trocknung.Depending on the mechanical separation process, the lignite may be additionally dehydrated in an alternative embodiment in the mechanical separation of the coal-water suspension at least partially, based on the water content of the lignite brown coal used. It is possible to additionally reduce the water content of the coal in the separation of the sludge from the coal-water suspension. For this purpose, the clinker from the coal-water suspension is removed along with part of the water contained in the lignite in the decanter. Such a decanter is for example from the DE 199 14 098 known. The degree of dewatering is regulated by the temperature control of the suspension introduced into the working chamber of the decanter. This procedure results in a saving of the costly operation of a thermal drying.

Durch das Aufschlämmen der Kohle und das anschließende Aufheizen der Suspension werden die in der Kohle vorhandenen Alkalien, insbesondere die Natriumverbindungen, gelöst bzw. mobilisiert. Durch das Abführen des Überschusswassers, d. h. des nicht an die Kohle gebundenen Wassers, wird nur derjenige Teil der mobilisierten Alkalisalze entfernt, der mit dem nicht an die Braunkohle gebundenen Wasser abgeführt wird. Wenn weiterhin auch an die Braunkohle gebundenes Wasser entfernt wird, d. h. wenn die Braunkohle zusätzlich so entwässert wird, dass deren Restfeuchte signifikant geringer ist als diejenige der eingesetzten Rohbraunkohle, wird darüber hinaus ein weitaus höherer Anteil der mobilisierten Alkaliverbindungen abgeführt.By slurrying the coal and then heating the suspension, the alkalis present in the coal, in particular the sodium compounds, are dissolved or mobilized. By discharging the excess water, d. H. of the water not bound to the coal, only that part of the mobilized alkali salts is removed, which is removed with the water not bound to the lignite. Furthermore, if water bound to the lignite is also removed, d. H. in addition, if the brown coal is dewatered in such a way that its residual moisture is significantly lower than that of the raw lignite coal used, a much higher proportion of the mobilized alkali compounds is also removed.

Bei einer besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kohle-Wasser-Suspension mit einer Temperatur von 60 bis 200°C, vorzugsweise mit einer Temperatur von etwa 100 bis 180°C der Dekanterzentrifuge aufgegeben, wobei der Arbeitsraum der Dekanterzentrifuge unter einem dem Wasserdampfdruck bei Arbeitstemperatur entsprechenden Überdruck steht. Mit anderen Worten, der zuvor beschriebene Schritt des Abkühlens entfällt, aufgrund der weitaus höheren Aufgabetemperatur der Kohle-Wasser-Suspension in den Dekanter lässt sich eine Entwässerung der eingesetzten Rohbraunkohle auf eine Restfeuchte von etwa 15 bis 25 erzielen, und zwar aufgrund der verringerten Viskosität des Wassers bei höheren Temperaturen. Auf diese Art und Weise wird neben einer deutlich höheren Reduzierung von Alkaliverbindungen auch eine verhältnismäßig wirkungsvolle Entwässerung der Braunkohle erreicht.In a particularly advantageous variant of the method according to the invention, the coal-water suspension at a temperature of 60 to 200 ° C, preferably abandoned at a temperature of about 100 to 180 ° C the decanter centrifuge, the working space of the decanter centrifuge under a the water vapor pressure at Working temperature corresponding overpressure is. In other words, the cooling step described above is eliminated, due to the much higher application temperature of the carbon-water suspension in the decanter can drainage of the raw lignite used to achieve a residual moisture content of about 15 to 25, due to the reduced viscosity of the Water at higher temperatures. In this way, in addition to a significantly higher reduction of alkali compounds and a relatively effective dewatering of brown coal is achieved.

Das zur Anschlämmung der Braunkohle dienende Heißwasser kann aus dem Dekanter entnommen und über einen Wärmetauscher geführt worden sein. Hierdurch wird der stark aufgeheizte Überlauf des Dekanters nach Austritt aus dem Wärmetauscher soweit hinsichtlich der Temperatur herabgesenkt, dass diese Menge des abgetrennten Anschlämmwassers als Abwasser abgeführt werden kann.The hot water used to slurry the lignite may have been removed from the decanter and passed through a heat exchanger. As a result, the heavily heated overflow of the decanter is lowered as far as the temperature after exiting the heat exchanger that this amount of the separated Schlenk water can be removed as wastewater.

Der Entwässerungsgrad der Braunkohle kann über die Aufgabetemperatur der Kohle-Wasser-Suspension reguliert werden. Eine höhere Temperatur im Bereich von 150°C bis 200°C bewirkt einen höheren Entwässerungsgrad, nämlich bis zu einem Wassergehalt der Braunkohle in einem Bereich von etwa 15% bis 25%, dagegen eine niedrigere Temperatur bei 80°C bis 90°C Braunkohle mit einem höheren Wassergehalt von etwa 45% bis 50%. Vorteilhaft ist es, dass der Wassergehalt und damit der Heizwert der Braunkohle durch die zumindest teilweise Entwässerung auf einen in dem Bereich von etwa 15% bis 50% wählbaren und festlegbaren Wassergehalt variierbar eingestellt werden kann. Dies ist von besonderem Vorteil, da ein Kraftwerk im effizienten Betrieb auf die gleichmäßige Feuerung mit Braunkohle mit fest vorgegebenen Eigenschaften angewiesen ist. Der gewünschte Heizwert der jeweilig zugeführten Braunkohlencharge kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eingestellt werden.The degree of dewatering of lignite can be regulated by the application temperature of the coal-water suspension. A higher temperature in the range of 150 ° C to 200 ° C causes a higher degree of dewatering, namely up to a water content of lignite in a range of about 15% to 25%, while a lower temperature at 80 ° C to 90 ° C lignite with a higher water content of about 45% to 50%. It is advantageous that the water content and thus the calorific value of the brown coal can be varied by the at least partial dewatering to a selectable in the range of about 15% to 50% and definable water content. This is particularly advantageous because a power plant in efficient operation relies on the uniform firing with brown coal with fixed predetermined properties. The desired calorific value of the respectively supplied brown coal charge can be adjusted by the method according to the invention.

Alternativ zu der zuvor erwähnten Dekanterzentrifuge können auch Sieb- oder Filterzentrifugen zur Entwässerung eingesetzt werden. Die Suspension wird der Zentrifuge mit einem stetigen Aufgabestrom zugeführt. Die Einspeisung der Suspension bzw. des Schlamms in den unter Dampfdruck stehenden Arbeitsraum der Zentrifuge ist durch Förderpumpen, z. B. Exzenterschneckenpumpen, realisierbar.As an alternative to the previously mentioned decanter centrifuge, sieve or filter centrifuges can also be used for dewatering. The suspension is fed to the centrifuge with a continuous feed stream. The feeding of the suspension or the sludge into the working chamber of the centrifuge, which is under vapor pressure, is controlled by feed pumps, e.g. B. progressing cavity pumps, feasible.

Vorzugsweise wird das abgetrennte Wasser als Überlauf aus dem Arbeitsraum abgezogen und zur Vorwärmung der zu entwässernden Kohle-Wasser-Suspension verwendet. Das abgezogene Wasser weist eine Temperatur in einem Bereich von 60–200°C auf. Die thermische Energie des Abwassers kann zur direkten oder indirekten Vorwärmung der Suspension oder als Energieträger im Kraftwerk genutzt werden.Preferably, the separated water is withdrawn as an overflow from the working space and used to preheat the charcoal-water suspension to be drained. The withdrawn water has a temperature in a range of 60-200 ° C. The thermal energy of the waste water can be used for direct or indirect preheating of the suspension or as an energy source in the power plant.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert werden.The invention will be explained below with reference to two embodiments shown in the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 ein erfindungsgemäßes Verfahren ohne Kohleentwässerung unter Verwendung eines Dekanters in schematischer Darstellung, 1 an inventive method without coal dewatering using a decanter in a schematic representation,

2 ein erfindungsgemäßes Verfahren mit Entwässerung unter Verwendung eines Dekanters in schematischer Darstellung und 2 a process according to the invention with drainage using a decanter in a schematic representation and

3 eine Zentrifuge gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Entwässerung im Querschnitt. 3 a centrifuge according to the inventive method with drainage in cross section.

In einem ersten Ausführungsbeispiel wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Demineralisierung von Braunkohle ohne bzw. mit geringer Kohleentwässerung unter Verwendung eines Dekanters mit einem Braunkohleeinsatz von etwa 600 t/h schematisch dargestellt (1). Der Wassergehalt der eingetragenen grubenfeuchten Braunkohle (RBK) liegt bei etwa 55% (m/m). Die auf eine Korngröße von 0–10 mm vorzerkleinerte grubenfeuchte Braunkohle wird mit Frischwasser (300 t/h) und einem Teil des Zentrifugats eines nachgeschalteten Dekanters D zu einer Kohle-Wasser-Suspension mit einer Temperatur von 32°C angeschlämmt. Das sich hieraus ergebende Gewichtsverhältnis von Braunkohle zu Wasser beträgt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel etwa 1:0,7. In a first exemplary embodiment, a process according to the invention for the demineralization of lignite without or with low coal dewatering using a decanter with a lignite use of approximately 600 t / h is shown schematically ( 1 ). The water content of the registered pit-wet lignite (RBK) is about 55% (m / m). The lignite-brown coal, which has been pre-crushed to a particle size of 0-10 mm, is slurried with fresh water (300 t / h) and part of the centrifugate of a downstream decanter D to a coal-water suspension having a temperature of 32 ° C. The resulting weight ratio of lignite to water in the described embodiment is about 1: 0.7.

In einem nachgeschalteten Wärmetauscher WT1 erfolgt eine weitere Aufheizung der Kohle-Wasser-Suspension auf eine Temperatur von 56°C mit einem Teil des aus der Vollwandzentrifuge 1 abgeführten Zentrifugats (409 t), welches als Abwasser mit einer Temperatur von 32°C abgeführt wird. In dem Wärmetauscher WT2 und dem Behälter B2 erfolgt eine stufenweise Aufheizung der Kohle-Wasser-Suspension auf 180°C, wobei die Aufheizung auf 180°C mit einer entsprechenden Menge (44 t/h, 200°C) heißem Wasserdampf erfolgt und diese Temperatur unter kontinuierlicher Bewegung für ca. ¼ Std. gehalten wird (B2). Anschließend wird die Kohle-Wasser-Suspension in dem Wärmetauscher WT2 auf ca. 80°C heruntergekühlt, wobei die hier bei der Kohle-Wasser-Suspension entzogene Energie gleichzeitig zur Vorheizung verwendet wird. Mit einer Temperatur von 80°C in einer letzten Prozessstufe wird die auf 80°C herabgekühlte Suspension mittels des Dekanters D von etwa der zugeführten Menge Wasser (571,3 t/h) befreit. Es werden 491 t/h demineralisierte Braunkohle (BK) mit einer Restfeuchte von 45% ausgetragen.In a downstream heat exchanger WT1 further heating of the coal-water suspension is carried out to a temperature of 56 ° C with a part of the solid wall centrifuge 1 discharged centrifugate (409 t), which is discharged as waste water at a temperature of 32 ° C. In the heat exchanger WT2 and the container B2 is a gradual heating of the coal-water suspension to 180 ° C, wherein the heating to 180 ° C with an appropriate amount (44 t / h, 200 ° C) hot steam and this temperature kept under continuous motion for about ¼ hour (B2). Subsequently, the coal-water suspension is cooled down in the heat exchanger WT2 to about 80 ° C, wherein the extracted here in the coal-water suspension energy is also used for preheating. With a temperature of 80 ° C in a final stage of the process, the cooled down to 80 ° C suspension is freed by means of the decanter D of about the amount of water supplied (571.3 t / h). 491 t / h of demineralized lignite (BK) with a residual moisture content of 45% are discharged.

Das Zentrifugat (571,3 t/h) aus dem Dekanter (D) hat eine Temperatur von etwa 80°C. Wie zuvor beschrieben, dient eine Teilmenge des Zentrifugats (409 t/h) zur Aufheizung der Suspension in dem Wärmetauscher WT1 mit einer Austrittstemperatur von etwa 56°C. Die Suspension wird in dem nachgeschalteten Wärmetauscher WT2 mit ihrem eigenen Rücklauf aus dem Behälter B2 auf 150°C aufgeheizt, wobei gleichzeitig eine Herabkühlung der Suspension vor dem Dekanter (D) erzielt wird.The centrifugate (571.3 t / h) from the decanter (D) has a temperature of about 80 ° C. As described above, a portion of the centrifugate (409 t / h) is used to heat the suspension in the heat exchanger WT1 with an outlet temperature of about 56 ° C. The suspension is heated in the downstream heat exchanger WT2 with its own return from the tank B2 to 150 ° C, at the same time a cooling down of the suspension before the decanter (D) is achieved.

Diejenige Teilmenge (162,3 t/h) des Zentrifugats, die zur Anschlämmung der Rohbraunkohle in dem Behälter B1 verwendet wird, wird im Kreislauf gefahren. Dabei nähert sich die Natriumkonzentration des Wassers durch die Kreislauffahrweise dem temperaturabhängigen Gleichgewichtswert.The portion (162.3 t / h) of the centrifugate used to slurry the raw lignite in vessel B1 is recirculated. In this case, the sodium concentration of the water approaches the temperature-dependent equilibrium value by the circulation mode.

Durch ein derartiges Verfahren ist es möglich, den Natriumgehalt der grubenfeuchten Braunkohle (RBK) von etwa 1.000 mg/kg um etwa 40% zu verringern. Der Wassergehalt der grubenfeuchten Braunkohle (RBK) mit 55% (m/m) wird auf etwa 45% (m/m) verringert. Der Demineralisierungsgrad und die Erhöhung der spezifischen Oberfläche der Braunkohle (BK) wird in Abhängigkeit der Temperatur, der Verweilzeit und des Volumens der Wasserzugabe reguliert.By such a method, it is possible to reduce the sodium content of the lignite brown coal (RBK) of about 1,000 mg / kg by about 40%. The water content of the pit-dried lignite (RBK) at 55% (m / m) is reduced to about 45% (m / m). The degree of demineralization and the increase in the specific surface area of the lignite (BK) is regulated as a function of the temperature, the residence time and the volume of water addition.

Die verfahrenstechnische Schaltung gemäß Ausführungsbeispiel 1 ist selbstverständlich nicht kritisch für die Erfindung. Es sind andere Schaltungen im Rahmen der Erfindung möglich.The procedural circuit according to embodiment 1 is of course not critical to the invention. Other circuits are possible within the scope of the invention.

2 zeigt ein zweites Beispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Demineralisierung von Braunkohle, wobei die eingetragenen 100 t/h grubenfeuchter Braunkohle mit einem Wassergehalt im Bereich von 50–65% (m/m) auf einen Wassergehalt von etwa 25% (m/m) entwässert werden. Die grubenfeuchte vorzerkleinerte Braunkohle (RBK) mit einer Korngröße von 0–10 mm wird mit Frischwasser (10 t/h bei etwa 20°C) und Kreislaufwasser (50 t/h bei etwa 40°C) in einem Behälter (B11) angeschlämmt. Dabei stellt sich eine Temperatur von 31°C ein. In einem nachgeschalteten Wärmetauscher WT11 wird die Kohle-Wasser-Suspension auf 141°C aufgeheizt, in einem weiteren Behälter B22 erfolgt eine Aufheizung auf 180°C, wobei die Suspension bei dieser Temperatur etwa 15 min. unter Bewegung gehalten wird. Die Aufheizung auf 141°C erfolgt in dem Wärmetauscher WT11 mittels des Zentrifugats (94 t/h) aus dem Dekanter D, welches bei diesem Ausführungsbeispiel eine Temperatur von 180°C besitzt. Hinter dem Wärmetauscher WT11 wird eine Teilmenge des Zentrifugats als Abwasser (44 t/h mit einer Temperatur von etwa 40°C) abgeführt, ein Teil des Zentrifugats wird als Kreislaufwasser dem Behälter B11 zugeführt. Die Aufheizung der Suspension auf 180°C (B22) erfolgt mittels Heißdampf (8,6 t/h) bei 200°C. 2 shows a second example of a process according to the invention for the demineralization of lignite, wherein the registered 100 t / h wet lignite with a water content in the range of 50-65% (m / m) to a water content of about 25% (m / m) are dewatered , The pit-moist pre-shredded brown coal (RBK) with a grain size of 0-10 mm is slurried with fresh water (10 t / h at about 20 ° C) and circulating water (50 t / h at about 40 ° C) in a container (B11). This sets a temperature of 31 ° C. In a downstream heat exchanger WT11, the coal-water suspension is heated to 141 ° C in a further container B22 is heated to 180 ° C, wherein the suspension at this temperature for about 15 min. is kept under motion. The heating to 141 ° C takes place in the heat exchanger WT11 by means of the centrifugate (94 t / h) from the decanter D, which has a temperature of 180 ° C in this embodiment. Behind the heat exchanger WT11 a portion of the centrifugate is discharged as waste water (44 t / h with a temperature of about 40 ° C), a portion of the centrifugate is fed as a circulating water to the container B11. The suspension is heated to 180 ° C. (B22) by means of superheated steam (8.6 t / h) at 200 ° C.

Die Kohle-Wasser-Suspension wird unter Dampfdruck in den Arbeitsraum eines Dekanters (D) eingespeist und dort bei einer Temperatur von etwa 180°C und einem Druck von etwa 9 bar getrennt. Dabei fällt ein etwa 180°C warmes Zentrifugat an (94 t/h), welches wie zuvor beschrieben zu einem Teil (50 t/h) zur Anschlämmung der anfänglich eingesetzten grubenfeuchten Braunkohle verwendet wird (B11) und zu einem anderen Teil (44 t/h) als Abwasser abgeführt. Dabei nähert sich die Natriumkonzentration des Wassers durch die Kreislauffahrweise dem temperaturabhängigen Gleichgewichtswert.The carbon-water suspension is fed under vapor pressure into the working space of a decanter (D) and separated there at a temperature of about 180 ° C and a pressure of about 9 bar. In this case, an approximately 180 ° C warm centrifugate (94 t / h), which as described above to a part (50 t / h) is used to slurry the initially used pit-wet lignite (B11) and another part (44 t / h) discharged as wastewater. In this case, the sodium concentration of the water approaches the temperature-dependent equilibrium value by the circulation mode.

3 zeigt den zur Auftrennung des Suspension eingesetzten Dekanter (D), der als Vollwandzentrifuge ausgebildet ist. Die Suspension wird durch einen Schneckenförderer der Vollwandzentrifuge 1 zugeführt. Bei den hohen Arbeitstemperaturen im Bereich von etwa 180°C im Arbeitsraum der Zentrifuge wird das Wasser durch Zentrifugieren abgetrennt und als Überlauf 2 aus dem Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge 1 abgezogen. Die entwässerte Braunkohle 3 wird durch eine mit Differenzdrehzahl laufende Austragsschnecke 4 kontinuierlich ausgetragen. Der Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge 1 kann zusätzlich indirekt beheizt werden. Die Heizung erfolgt mittels Dampf, der durch eine nicht dargestellte Leitung zurückgeführt wird. Das Kondensat wird unterseitig abgeleitet. 3 shows the decanter used for separation of the suspension (D), which is designed as a solid wall centrifuge. The suspension is conveyed by a screw conveyor of the solid wall centrifuge 1 fed. At the high operating temperatures in the range of about 180 ° C in the working space of the centrifuge, the water is separated by centrifuging and as an overflow 2 from the workspace of the solid wall centrifuge 1 deducted. The dehydrated lignite 3 is driven by a differential speed running discharge screw 4 continuously discharged. The workspace of the solid wall centrifuge 1 can also be heated indirectly. The heating takes place by means of steam, which is returned by a line, not shown. The condensate is discharged from the bottom.

Durch ein derartiges Verfahren ist es möglich, den Natriumgehalt der grubenfeuchten Braunkohle (RBK) von etwa 1.000 mg/kg um etwa 30% zu verringern. Dieser Demineralisierungsgrad ist zwar absolut geringer als bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, bezogen auf die eingesetzte Menge an Frischwasser ist der Demineralisierungsgrad jedoch höher. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nämlich nur ein fünftel der Frischwassermenge des ersten Ausführungsbeispiels eingesetzt. Der Wassergehalt der grubenfeuchten Braunkohle mit 55% (m/m) wird auf etwa 24% (m/m) verringert. Der Demineralisierungsgrad und die Erhöhung der spezifischen Oberfläche der Braunkohle (TBK) sowie der Entwässerungsgrad werden in Abhängigkeit der Temperatur, der Verweilzeit und des Volumens der Wasserzugabe reguliert.By such a method, it is possible to reduce the sodium content of the brown coal wet coal (RBK) of about 1,000 mg / kg by about 30%. Although this degree of demineralization is absolutely lower than in the previously described embodiment, based on the amount of fresh water used, the degree of demineralization is higher. In the embodiment described here, namely only one fifth of the fresh water amount of the first embodiment is used. The water content of the brownish lignite with 55% (m / m) is reduced to about 24% (m / m). The degree of demineralisation and the increase in the specific surface area of lignite (TBK) as well as the degree of dewatering are regulated as a function of the temperature, the residence time and the volume of water addition.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

RBKRBK: grubenfeuchte RohbraunkohlePit-like raw lignite
BKBK: demineralisierte Braunkohledemineralized lignite
TBKTBK: demineralisierte Trockenbraunkohledemineralized dry brown coal
BB: Behältercontainer
WTWT: Wärmetauscherheat exchangers
DD: Dekanterdecanter
AA: Abwassersewage
H₂O 20°CH ₂ O 20 ° C: Frischwasserfresh water
H₂O 200°CH ₂ O 200 ° C: WasserdampfSteam
11: VollwandzentrifugeSolid wall centrifuge
22: Überlaufoverflow
33: BraunkohleBrown coal
44: Austragsschneckedischarge screw

Claims

Process for the demineralization of brown coal, wherein the minerals contained in the lignite, the pre-crushed, peat brown coal is slurried with water to a coal-water suspension and the coal-water suspension is heated and then the suspension in lignite and mineral water is mechanically separated in a centrifuge and / or a decanter, wherein the brown coal is at least partially dewatered in the mechanical separation of the coal-water suspension based on the water content of the lignite brown coal used.

A method according to claim 1, characterized in that the pit-wet brown coal used has an average grain size in a range of 0 to 20 mm, preferably 0 to 10 mm.

A process according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the coal-water suspension is prepared with a coal: water weight ratio of from about 1: 1 to 1: 0.5, preferably 1: 0.6.

A method according to claim 1, characterized in that the degree of demineralization is controlled by the temperature control of the coal-water suspension.

A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the coal-water suspension is heated to a temperature in a range of 60 ° C to 200 ° C.

A method according to claim 5, characterized in that the coal-water suspension is heated to a temperature of about 180 ° C.

A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the coal-water suspension is maintained for a period in the range of 2 to 45 minutes.

A method according to claim 7, characterized in that the coal-water suspension is maintained for a period in the range of 10 to 30 minutes.

A method according to any one of claims 7 or 8, characterized in that the coal-water suspension is maintained for a duration of about 15 minutes.

A method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the coal-water suspension is cooled after heating.

A method according to claim 10, characterized in that the coal-water suspension is cooled directly or indirectly with fresh water.

A method according to claim 1, characterized in that the carbon-water suspension is fed at a temperature of 60 to 200 ° C, preferably at a temperature of about 100 to 180 ° C a decanter centrifuge, wherein the working space of the decanter centrifuge under a the Water vapor pressure at working temperature corresponding overpressure.

A method according to claim 12, characterized in that the separated water is withdrawn as an overflow from the working space and used to preheat the coal-water suspension.