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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Kohle, insbesondere zum Trocknen von Braunkohle.
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Grubenfeuchte Braunkohle, auch als Rohkohle bezeichnet, ist weitgehend mit Wasser gesättigt und weist einen Wassergehalt von in der Regel zwischen 50 und 60% auf. Für ihre Nutzung in einem Braunkohlekraftwerk ist es bekannt, die Rohkohle zu trocknen und zu zermahlen, wobei diese Prozesse im Rahmen einer Mahltrocknung auch gleichzeitig erfolgen können. Die hierfür erforderliche Trocknungsenergie ist allerdings hoch.
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Ein anderer bekannter Ansatz sieht vor, die Rohkohle vor ihrem Einsatz in einem Kraftwerkskessel in einem Dampfwirbelschichttrockner zu trocknen. Ein entsprechendes Verfahren und ein entsprechender Dampfwirbelschichttrockner sind beispielsweise in der
DE 196 20 047 02 beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass eine Teilmenge des aus dem Trockner austretenden Dampfes gereinigt, dabei mit dem Dampf ausgetragener Kohlestaub abgeschieden und anschließend der abgeschiedene Kohlestaub im unteren Bereich des Wirbelschichttrockners diesem wieder zurückgeführt wird. Die dem Wirbelschichttrockner entnommene Mischung aus Dampf und Kohlestaub wird auch als Brüden bezeichnet.
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Beim Eintrag Von Rohkohle in einen Wirbelschichttrockner tritt das Problem auf, dass durch eine zusätzliche Befeuchtung der Kohle, die beispielsweise durch Leckdampf vor dem Trockner und/oder eine Aufheizung durch Kondensation an Kohle im Trockner herbeigeführt wird, eine je nach Ausgangswassergehalt mehr oder weniger starke Gefahr der Bildung von irreversiblen Agglomerationen der Rohkohle, d. h. von anwachsender Kohleklumpen besteht. Solche Agglomerationen sind jedoch nachteilig und zu vermeiden, beispielsweise weil sie energetisch nachteilig sind und die Wärmetauscher des Wirbelschichttrockners verstopfen können.
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Zur Vermeidung der Bildung von Agglomerationen ist es bekannt, alle kohleberührten Teile im Eintragsbereich derart zu beheizen, dass ihre Temperatur über der Sattdampftemperatur liegt. Weiter ist es bekannt, zur Vermeidung von Agglomerationen beim Fall der Kohle im Wirbelschichttrockner in diesem aufwendige Verteileinrichtungen wie Drehschurren, Pendelschurren und Fallkörper einzusetzen. Die bekannten Mittel zur Vermeidung von Agglomerationen sind baulich und energetisch aufwendig und können trotzdem eine Klumpenbildung nicht sicher vermeiden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Kohle bereitzustellen, die eine befriedigende Trocknung von Rohkohle ohne die Bildung irreversibler Agglomerationen am Eingang eines Wirbelschichttrockners ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine zusätzliche Befeuchtung und die dadurch entstehende Gefahr von Agglomerationen durch die Zumischung von bereits getrockneter Kohle zu der Rohkohle zu kompensieren. Hierzu wird der zu trocknenden Kohle Kohlestaub zugemischt, der aus dem Brüden des Wirbelschichttrockners abgeschieden wurde. Zusätzlich oder alternativ wird der zu trocknenden Kohle dem Wirbelschichttrockner entnommene, getrocknete Kohle zugemischt. Das Zumischen erfolgt dabei, bevor die zu trocknende Kohle dem Wirbelschichttrockner zugeführt wird.
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Es wird also ohnehin anfallender, aus der Brüdenreinigung abgeschiedener Staub und/oder ein Teilstrom des regulären Trockneraustrags der zu trocknenden Kohle zugemischt. Es liegt insofern eine partielle Kohle-Rezirkulation vor. Bei der Verwendung von Kohlestaub aus der Brüdenreinigung bei der Zumischung ergibt sich als zusätzlicher Nutzen eine vorteilhafte Rückführung der Feinstanteile des Wirbelschichttrockners, die mit dem Brüden aus diesem entnommen wurden, in den Wirbelschichttrockner. Dies erhöht in vorteilhafter Weise den Wärmeübergang und vermeidet eine Entmischung im Wirbelschichttrockner.
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Die Erfindung wird bevorzugt zum Trocknen von Braunkohle verwendet, die nach der Trocknung einem Kraftwerkskessel eines Braunkohlekraftwerks zugeführt wird. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch auch zur Trocknung von Steinkohle und anderen wasserhaltigen Schüttgütern geeignet. Rohsteinkohle weist dabei einen vergleichsweise geringen Wassergehalt von ca. 10% auf. Der Wassergehalt ist bei Steinkohle aber relativ leicht auf z. B. bis zu 4% reduzierbar. Ein geringeres Trocknungspotential wird somit durch einen höheren Wirkungsgrad teilweise kompensiert. Eine erfindungsgemäße Trocknung von Steinkohle ist insbesondere bei der Erzeugung von Koks sinnvoll.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zumischung des aus dem Brüden abgeschiedenen Kohlestaubes und/oder die Zumischung der dem Wirbelstromtrockner regulär entnommenen Kohle im Rahmen einer Zwangsmischung erfolgt. Eine. solche Zwangsmischung wird beispielsweise durch eine Mühle bereitgestellt, die die zu trocknende Kohle und die rückgeführte Kohle gemeinsam mahlt. Durch diese Zwangsmischung in der Mühle wird ein homogenes Produkt mit reduziertem Wassergehalt bereitgestellt. Die Zumischung des aus dem Brüden abgeschiedenen Kohlestaubs und/oder der dem Wirbelschichttrockner regulär entnommenen, getrockneten Kohle erfolgt dementsprechend spätestens vor der letzten Mahlstufe vor dem Wirbelschichttrockner.
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Die Zwangsmischung ermöglicht die Bereitstellung eines im Wesentlichen homogenen Kohleproduktes, obwohl Trockenkohle und Rohkohle grundsätzlich nur schwer mischbar sind. Die Zugabe rückgeführter Trockenkohle (aus der Brüdenreinigung und/oder aus dem regulären Trockneraustrag) erfolgt dabei kontinuierlich und dosiert auf den Rohkohlestrom.
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Das Abscheiden von Kohlestaub aus dem Brüden erfolgt beispielsweise mittels eines Zyklons, eines Elektrofilters oder eines Gewebefilters, wobei auch mehrere solcher Abscheider hintereinander angeordnet sein können, um die Qualität des Abscheidevorgangs zu verbessern. Der von Kohlestaub gereinigte Brüden kann dabei in an sich bekannter Weise sowohl für die Fluidisierung im Wirbelschichttrockner verwendet und hierzu dem Wirbelschichttrockner im Kreislauf zurückgeführt werden, als auch abgeführt und in anderer Weise weiter verwendet werden.
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In einer Ausgestaltung sieht die Erfindung eine Regelung derart vor, dass der rückgeführte Anteil des aus dem Brüden abgeschiedenen Kohlestaubs und/oder der aus dem Wirbelschichttrockner ausgetragenen Kohle derart eingestellt wird, dass die dem Trockner zuzuführende, zu trocknende Kohle oder die aus dem Wirbelschichttrockner ausgetragene, getrocknete Kohle einen bestimmten, gewünschten Wassergehalt aufweist. Hierzu wird beispielsweise der Wassergehalt der dem Wirbelschichttrockner entnommenen Kohle gemessen und der Anteil der rückgeführten und mit der Rohkohle vermischten Kohle derart eingestellt, bis ein gewünschter Wassergehalt der zuzuführenden oder getrockneten Kohle vorliegt. Da der Wassergehalt der Rohkohle variieren kann, erfolgt diese Regelung bevorzugt kontinuierlich.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Trocknen von Kohle, die Folgendes aufweist:
- – einen Wirbelschichttrockner zum Trocknen von zu trocknender Kohle,
- – eine Zuführungseinrichtung, über die zu trocknende Kohle dem Wirbelschichttrockner zugeführt wird,
- – mindestens eine Ableitung des Wirbelschichttrockners, über die im Wirbelschichttrockner entstandener Brüden aus dem Wirbelschichttrockner abgeleitet wird, wobei der Brüden Kohlestaub enthält,
- – mindestens einen Abscheider zum Abscheiden von Kohlestaub aus dem Brüden, wobei der Abscheider mit der Ableitung verbunden ist,
- – erste Transportmittel, die im Abscheider abgeschiedenen Kohlestaub an eine Stelle vor der Zuführungseinrichtung zurückführen, wobei der aus dem Brüden abgeschiedenen Kohlestaub der zu trocknenden Kohle zugemischt wird, bevor diese dem Wirbelschichttrockner zugeführt wird, und/oder
- – zweite Transportmittel, die aus dem Wirbelschichttrockner ausgetragene, getrocknete Kohle an eine Stelle vor der Zuführungseinrichtung zurückführen, wobei die getrocknete Kohle der zu trocknenden Kohle zugemischt wird, bevor diese dem Wirbelschichttrockner zugeführt wird.
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Die Transportmittel transportieren den im Abscheider abgeschiedenen Kohlestaub und/oder die aus dem Wirbelschichttrockner ausgetragene Kohle zu einer Vermischungseinrichtung, in der eine Zwangsvermischung der Kohle erfolgt. Wie erläutert, erfolgt eine solche Zwangsvermischung insbesondere durch eine Mühle, wobei die kontinuierlich rückgeführte Kohle und die zu trocknende Kohle in der Mühle eine Zwangsmischung erfahren.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Die 1 zeigt eine Vorrichtung zum Trocknen von Kohle, insbesondere von Braunkohle. Die Vorrichtung ist beispielsweise Teil eines Kohlekraftwerks, wobei die Kohle nach ihrer Trocknung einem Kraftwerkskessel zugeführt wird.
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Die Vorrichtung umfasst einen Dampfwirbelschichttrockner 1 (im Folgenden auch als Wirbelschichttrockner bezeichnet), einen Abscheider 2, eine Mühle 3, eine Zuführungseinrichtung 9, über die zu trocknende Kohle dem Wirbelschichttrockner 1 zugeführt wird, und eine Einrichtung 7 zum Austragen und Weiterleiten getrockneter Kohle aus dem Wirbelschichttrockner 1.
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Bei dem Wirbelschichttrockner
1 handelt es sich um einen in an sich bekannter Weise ausgebildeten Wirbelschichttrockner, wie er beispielsweise in der
DE 196 20 047 C2 beschrieben ist. Insbesondere weist der Wirbelschichttrockner
1 im unteren Bereich des Trockners einen Begasungsboden auf, der mehrere Rohre umfasst, aus denen ein Fluidisierungsmedium austritt. Oberhalb des Begasungsbodens sind Wärmetauscher angeordnet, die beispielsweise aus übereinander angeordneten horizontalen Rohren oder vertikale Platten bestehen. Innerhalb des Wirbelschichttrockners
1 entsteht im bestimmungsgemäßen Betrieb der Vorrichtung eine Wirbelschicht, in der die dem Wirbelschichttrockner
1 zugeführte, verkleinerte Kohle getrocknet wird. Die Wirbelschicht endet etwas oberhalb der Wärmetauscher. Oberhalb der Wirbelschicht befindet sich eine Mischung von Wasserdampf und Kohlestaub, die als Brüden bezeichnet wird.
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Es ist eine Ableitung 10 im oberen Bereich des Wirbelschichttrockners 1 vorgesehen, über die im Wirbelstromtrockner 1 entstandener Brüden aus dem Wirbelschichttrockner 1 abgeleitet wird. Der Brüden enthält dabei Kohlestaub. Die Partikelgröße des Kohlestaubs ist relativ klein und liegt durchschnittlich bei weniger als 1 mm. Die Ableitung 10 zur Ableitung von Brüden aus dem Wirbelschichttrockner 1 ist im oberen Bereich des Wirbelschichttrockners 1 ausgebildet, und zwar oberhalb der im Wirbelschichttrockner 1 ausgebildeten Wirbelschicht.
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Die zu trocknende Kohle wird als Rohkohle entlang des Pfeils A zunächst einer Mühle 3 zugeführt, die die Rohkohle zerkleinert. Die Partikelgröße der zerkleinerten Kohle liegt dabei beispielsweise bei durchschnittlich unter 2 mm, d. h., es wird eine feine Körnung bereitgestellt. Die gemahlene Kohle wird dann der Zuführungseinrichtung 9, bei der es sich beispielsweise um eine Eintragsschleuse handelt, zugeführt, von der die Kohle über eine Zuführung 13 dem oberen Bereich des Wirbelschichttrockners 1 zugeführt wird. Nach Trocknen der Kohle im Wirbelschichttrockner 1 wird die getrocknete Kohle über eine Ableitung 11 beispielsweise in Form eines Auslauftrichters dem Wirbelschichttrockner 1 entnommen und der Einrichtung 7 zugeführt, die die getrocknete Kohle, auch als Trockenkohle bezeichnet, in Richtung des Pfeils B weiter transportiert, beispielsweise zu einem Kraftwerkskessel.
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Die bisher beschriebenen Elemente der Vorrichtung sind standardgemäß und dem Fachmann wohl bekannt, so dass von einer weitergehenden Erläuterung abgesehen wird.
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Wie bereits erläutert, wird über die Ableitung 10 Kohlestaub enthaltender Brüden aus dem Wirbelschichttrockner 1 abgeleitet. Dieser Kohlestaub wird in dem Abscheider 2 abgeschieden. Hierzu können ein Zyklon 21 und/oder ein Elektrofilter 22 und/oder ein Gewebefilter 23, die jeweils schematisch dargestellt sind, als Abscheider eingesetzt werden. Der gereinigte Brüden wird über eine Leitung 12 abgeleitet. Dabei kann vorgesehen sein, dass der gereinigte Brüden im Kreislauf an den Wirbelschichttrockner 1 zurückgeführt wird und dort beispielsweise als Fluidisierungsmedium des Begasungsbodens dient und/oder einem Fluidisierungsmedium beigemischt wird. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der gereinigte Brüden teilweise oder vollständig in anderer Weise abgeleitet und einer Verwendung zugeführt wird.
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Der im Abscheider 2 abgeschiedene Kohlestaub wird über Transportmittel 5 entsprechend dem Pfeil C an eine Stelle 4 vor der Mühle 3 zurückgeführt und dort der zu trocknenden Rohkohle zugemischt. Die Transportmittel 5 können dabei in beliebiger Weise ausgebildet sein. Sie umfassen beispielsweise Transportbänder und/oder Transportrohre, die den abgeschiedenen Kohlestaub zurückführen.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass an einer Stelle 8 hinter der Einrichtung 7 ein Teilstrom des regulären Trockneraustrages abgezweigt und entsprechend dem Pfeil D mittels Transportmitteln 6 ebenfalls an die Stelle 4 vor der Mühle 3 zurückgeführt und dort ebenfalls der zu trocknenden Rohkohle zugemischt wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass eine Rückführung sowohl von abgeschiedenem Kohlestaub mittels der Transportmittel 5 als auch von regulärem Trockneraustrag mittels der Transportmittel 6 erfolgen kann, jedoch nicht muss. Es liegt ebenso im Rahmen der Erfindung, dass nur eine dieser Quellen getrockneter Kohle Verwendung findet und somit entweder lediglich vom Abscheider 2 abgeschiedener Kohlestaub rückgeführt und der zu trocknenden Rohkohle zugemischt oder ein Teilstrom des regulären Trockneraustrags rückgeführt und der zu trocknenden Rohkohle zugemischt wird.
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Die Rückführung und Zumischung von Kohlestaub, der durch den Abscheider 2 abgeschieden wurde, weist dabei den besonderen Vorteil auf, dass Feinstanteile der Kohle rückgeführt und nach Zumischung dann wieder dem Wirbelschichttrockner 1 zugeführt werden. Die hierdurch insgesamt im Durchschnitt reduzierte Partikelgröße führt zu einem besseren Wärmeübergang im Trockner 1.
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In beiden Fällen, d. h. sowohl in der Rückführung vom Abscheider 2 abgeschiedenen Kohlestaubs als auch bei der Rückführung von regulärem Trockneraustrag wird durch die Zumischung der getrockneten Kohle der relative Wassergehalt der dem Trockner 1 zugeführten Kohle reduziert. Hierdurch werden unerwünschte Agglomerationen am Trocknereingang vermieden und zusätzlich eine Erwärmung der dem Trockner 1 zugeführten Kohle erreicht.
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Die zu der Stelle 4 rückgeführte Kohle wird zusammen mit der Rohkohle der Mühle 3 zugeführt, in der die Rohkohle und die zurückgeführte Kohle eine Zwangsmischung erfahren. Dies ist vorteilhaft, da Trockenkohle und Rohkohle nur schwer mischbar sind. Durch die Zwangsmischung in der Mühle 3 entsteht ein im Wesentlichen homogenes Produkt mit reduziertem Wassergehalt, das dann der Zuführungseinrichtung 9 und weiter dem Wirbelschichttrockner 1 zugeführt wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass mehrere Mühlen 3 vorgesehen sein können. Die Rückführung von Kohle mittels der Transportmittel 5, 6 muss dabei nicht vor der letzten Mühlenstufe erfolgen, sondern kann auch vor vorhergehenden Mühlenstufen oder vor der ersten Mühlenstufe erfolgen. Auch kann vorgesehen sein, dass die rückgeführte Kohle in verschiedene Teilströme aufgeteilt wird, die unterschiedlichen Mühlenstufen zugeführt werden. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die mittels der Transportmittel 6 dem Trockneraustrag entnommene Kohle an anderer Stelle der Rohkohle zugemischt wird als der vom Abscheider 2 abgeschiedene Kohlestaub. Letzterer wird beispielsweise der letzten Mühlenstufe zugeführt, während erstere einer früheren Mühlenstufe zugeführt wird.
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Die Rückführung von Kohle mittels der Transportmittel 5, 6 erfolgt kontinuierlich. Die Dosierung erfolgt bevorzugt mittels einer Regelung, in deren Rahmen regelmäßig der Wassergehalt der dem Trockner zuzuführenden Rohkohle oder der getrockneten, aus dem Wirbelschichttrockner 1 ausgetragenen Kohle bestimmt und davon abhängig der Rückfluss von Kohle über die Transportmittel 5 und/oder 6 geregelt wird, so dass die zu trocknende oder getrocknete Kohle einen bestimmten, gewünschten Wassergehalt aufweist.
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Weiter wird darauf hingewiesen, dass der aus dem Abscheider 2 abgeschiedene Kohlestaub nicht notwendigerweise vollständig zurückgeführt und der zu trocknenden Kohle zugemischt werden braucht. Beispielsweise kann im Rahmen der erfolgenden Regelung lediglich ein Teilstrom des aus dem Abscheider 2 abgeschiedenen Kohlestaubs zurückgeführt werden, während ein anderer Teilstrom in einem Kohlebunker gelagert oder einer anderen Verwendung zugeführt wird. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass ein Teilstrom direkt dem Wirbelschichttrockner 1 wieder zugeführt wird.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausgestaltung nicht auf das vorstehend dargestellte Ausführungsbeispiel, das lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Beispielsweise kann der Abscheider anders als dargestellt und können die Transportmittel anders als beschrieben ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann überall dort eingesetzt werden, wo Kohle zu trocknen ist. Der Einsatz in einem Kohlekraftwerk stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel dar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1962004702 [0003]
- DE 19620047 C2 [0020]
