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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern eines zu trocknenden Schüttguts aus einem unter einem ersten Druck stehenden Schüttgutreservoir in eine unter einem zweiten, größeren Druck stehende Trocknungseinrichtung. Beispielsweise bei mit Braunkohle befeuerten Kraftwerken muss die Rohbraunkohle vor der Verfeuerung getrocknet werden. Vor der Trocknung besitzt Rohbraunkohle üblicherweise einen Feuchtegehalt von 50% bis 55%. Dieser muss vor der Verbrennung auf einen Feuchtegehalt von ca. 10% verringert werden. Es ist dazu bekannt, druckaufgeladene Wirbelschichttrockner einzusetzen. Die Rohbraunkohle wird üblicherweise vor dem Trocknen zu Rohbraunfeinkohle gemahlen. Diese kann dann mittels des Wirbelschichttrockners effektiv getrocknet werden.
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Es ist auch bekannt, eine Trocknung bei atmosphärischem Druck vorzunehmen. Diese ist allerdings im Vergleich zu druckaufgeladenen Wirbelschichttrocknern weniger effektiv. Bei gegenüber dem Atmosphärendruck mit Überdruck arbeitenden Wirbelschichttrocknern besteht allerdings das Problem der Einschleusung der Rohbraunkohle aus einem üblicherweise unter Atmosphärendruck stehenden Braukohlereservoir in die Trocknungseinrichtung. Bei Verwendung einer konventionellen Druckschleuse kann die Braunkohle nur diskontinuierlich eingebracht werden. Hierdurch wird das pro Zeiteinheit eingeschleuste Volumen begrenzt. Wünschenswert ist eine (quasi) kontinuierliche Einschleusung der Rohbraunkohle. Bekannt ist hierzu eine Zellenradeinschleusung. Diese hat allerdings eine vergleichsweise geringe Effizienz. Insbesondere kommt es aufgrund von unvermeidbaren Undichtigkeiten zu Leckagen und Druckverlusten. Außerdem besitzen derartige Zellenradschleusen aufgrund des staubbeladenen Leckgases einen vergleichsweise hohen Verschleiß.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem bei hoher Effizienz und geringem Verschleiß ein großes Schüttgutvolumen pro Zeiteinheit aus dem Schüttgutreservoir in eine druckaufgeladene Trocknungseinrichtung eingebracht werden kann.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die Erfindung löst die genannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Fördern eines zu trocknenden Schüttguts aus einem unter einem ersten Druck stehenden Schüttgutreservoir in eine unter einem zweiten, größeren Druck stehende Trocknungseinrichtung, unter Verwendung mindestens eines ersten und mindestens eines zweiten Druckbehälters, wobei die Druckbehälter jeweils eine mit dem Schüttgutreservoir verbundene Einlassöffnung für das Schüttgut und eine mit der Trocknungseinrichtung verbundene Auslassöffnung für das Schüttgut aufweisen, umfassend die Schritte: aus dem ersten, zu diesem Zeitpunkt unter einem dritten Druck, der größer als der erste Druck ist, stehenden Druckbehälter wird bei geschlossener Einlassöffnung über seine Auslassöffnung Schüttgut ausgebracht, während des Ausbringens des Schüttguts aus dem ersten Druckbehälter wird der zweite Druckbehälter bei geschlossener Auslassöffnung über die geöffnete Einlassöffnung mit Schüttgut befüllt, wobei danach die Einlassöffnung geschlossen wird und der dritte Druck in dem ersten Druckbehälter aufgebaut wird, anschließend wird aus dem zweiten, zu diesem Zeitpunkt unter dem dritten Druck stehenden Druckbehälter bei geschlossener Einlassöffnung über seine Auslassöffnung Schüttgut ausgebracht, und während des Ausbringens des Schüttguts aus dem zweiten Druckbehälter wird der erste Druckbehälter bei geschlossener Auslassöffnung über die geöffnete Einlassöffnung erneut mit Schüttgut befüllt wird, wobei danach die Einlassöffnung geschlossen wird und erneut der dritte Druck in dem zweiten Druckbehälter aufgebaut wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also eine mindestens zwei Druckbehälter umfassende (Doppel-)Schleuse verwendet. Indem abwechselnd einer der Behälter unter Überdruck sein Schüttgut an die Trocknungseinrichtung abgibt, während der andere Behälter unter niedrigerem Druck erneut mit Schüttgut befüllt wird, ist erfindungsgemäß eine (quasi) kontinuierliche Beschickung der druckaufgeladenen Trocknungseinrichtung mit Schüttgut möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren kann fortdauernd wiederholt ausgeführt werden, so dass über einen längeren Zeitraum weitgehend kontinuierlich Schüttgut in die Trocknungseinrichtung eindosiert werden kann. Dabei können erfindungsgemäß auch Unterbrechungen bei der Beschickung der Trocknungseinrichtung erfolgen. Diese Unterbrechungen können aufgrund des Zusammenwirkens der beiden Druckbehälter erfindungsgemäß jedoch kurz gehalten werden. Im Vergleich zum Stand der Technik erfolgt daher eine gleichmäßigere und damit auch schnellere Eindosierung des Schüttguts in die Trocknungseinrichtung. Gleichzeitig besitzt das erfindungsgemäße Verfahren einen hohen Wirkungsgrad, da Leck- und Druckverluste gering gehalten werden können. Im Vergleich zu konventionellen Zellenradschleusen ist das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin mit einem wesentlich geringeren Verschleiß behaftet.
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Der zweite und dritte Druck sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere größer als der Atmosphärendruck, der in der Regel etwa 1 bar beträgt. Bei dem zweiten und dritten Druck handelt es sich also um einen sogenannten Überdruck. Der zweite und/oder dritte Druck können beispielsweise mindestens 2 bar über Atmosphärendruck liegen. Insbesondere ist ein zweiter und/oder dritter Druck von ca. 3,5 bar und mehr über Atmosphärendruck bzw. 4,5 bar und mehr absolutem Druck denkbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mit mindestens zwei jeweils ein Paar bildenden Druckbehältern durchgeführt werden. Natürlich können auch mehrere solcher Paare eingesetzt werden, die dann eine oder mehrere Trocknungseinrichtungen beschicken.
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Das Schüttgut kann Rohfeinkohle, vorzugsweise Rohbraunfeinkohle, sein. Vor dem Einbringen in die Druckbehälter und die Trocknungseinrichtung wird die Rohbraunkohle üblicherweise auf eine geringere Korngröße zu Rohbraunfeinkohle gemahlen. Für eine effektive Trocknung in der Trocknungseinrichtung bietet sich eine Korngröße von maximal 2 mm an. Insbesondere Rohbraunkohle muss vor dem Verbrennen in einem Kraftwerk getrocknet werden, wie dies eingangs erläutert wurde.
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Die Druckbehälter können während des Befüllens mit dem Schüttgut jeweils unter dem ersten Druck stehen. Der erste Druck, der auch in dem Schüttgutreservoir herrscht, kann der Atmosphärendruck sein. Weiterhin kann der zweite Druck gleich dem dritten Druck sein. Durch diese Ausgestaltungen werden unerwünschte Druckausgleichseffekte vermieden. Damit wird eine unerwünschte Beeinflussung des zu fördernden Schüttguts vermieden.
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Das zu trocknende Schüttgut, beispielsweise die zu trocknende Rohbraunkohle, ist aufgrund ihres hohen Feuchtegehalts von ca. 50% nur schwer allein durch die Einwirkung von Schwerkraft zu fördern. Insbesondere neigt feuchte Rohbraunkohle zu Verklumpungen bzw. Materialansammlungen. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann daher vorgesehen sein, dass die Eilassöffnungen des ersten und zweiten Druckbehälters mit einer Zuführleitung verbunden sind, wobei das Befüllen der Druckbehälter mit Schüttgut mittels mindestens eines in der Zuführleitung angeordneten reversierbaren Schneckenförderers erfolgt, und wobei ein Wechsel zwischen dem Befüllen des ersten und zweiten Druckbehälters durch Reversieren des Schneckenförderers erfolgt. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt also ein Zwangseintrag des Schüttguts in die Druckbehälter mittels einer mechanischen Fördereinrichtung in Form einer reversierbaren Förderschnecke. Die Axialrichtung der Förderschnecke kann beispielsweise senkrecht zu einer Eintragsrichtung des Schüttguts in die Druckbehälter verlaufen. Durch Reversieren der Förderschnecke kann dann wahlweise das Schüttgut in den ersten oder den zweiten Druckbehälter gefördert werden.
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Der erste und zweite Druckbehälter können sich nach einer weiteren Ausgestaltung an ihrem unteren Ende jeweils trichterförmig verjüngen, wobei im Bereich der Verjüngung jeweils mindestens ein Schneckenförderer in den Druckbehältern angeordnet sein kann, mit dem ein Zwangsaustrag des Schüttguts aus der Auslassöffnung erfolgt. Aus den bereits genannten Gründen ist bei dem zu trocknenden Schüttgut eine Zwangsförderung vorteilhaft. Die Druckbehälter können beispielsweise eine zylindrische Grundform besitzen. Bei der vorgenannten Ausgestaltung kann die Verjüngung der Druckbehälter insbesondere derart sein, dass am unteren Ende eine horizontal verlaufende Rinne verbleibt. In dieser kann ein Schneckenförderer angeordnet sein. Auch dieser Schneckenförderer kann reversierbar sein. Mit ihm ist dann eine Förderung des Schüttguts zu der Auslassöffnung und aus der Auslassöffnung der Druckbehälter heraus möglich. Um zu verhindern, dass sich oberhalb des ersten Schneckenförderers Materialansammlungen, so genannte Materialbrücken, bilden, die dann nicht ordnungsgemäß aus dem Druckbehälter ausgebracht werden können, kann weiterhin oberhalb des mindestens einen Schneckenförderers mindestens ein zweiter Schneckenförderer angeordnet sein, der vor, während und/oder nach dem Austrag des Schüttguts zumindest zeitweise ebenfalls betrieben wird. Ebenfalls wäre es denkbar, am unteren Ende der Druckbehälter zwei Schneckenförderer nebeneinander anzuordnen, um solche Materialansammlungen wirksam zu verhindern.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zum Aufbauen des dritten Drucks in einem der Druckbehälter eine Verbindung zu dem anderen, zu diesem Zeitpunkt unter dem dritten Druck stehenden Druckbehälter hergestellt wird, so dass ein Druckausgleich zwischen den Druckbehältern erfolgt, wobei nach dem Druckausgleich die Verbindung zwischen den Druckbehältern unterbrochen wird und anschließend ein weiterer Druckaufbau in dem mit dem dritten Druck zu versehenden Druckbehälter erfolgt. Bei dieser Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise der Druck in dem Behälter, der zuvor das Schüttgut abgegeben hat, genutzt, um einen Vordruck in dem zuvor mit Schüttgut befüllten Behälter aufzubauen. Auf diese Weise wird der einmal aufgebaute Druck wiederverwendet, so dass anschließend weniger Druck in dem mit Schüttgut befüllten Behälter aufgebaut werden muss. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf diese Weise erhöht. Insbesondere muss nach dem Druckausgleich nur noch die Differenz zwischen dem Ausgleichsdruck und dem dritten Druck aufgebaut werden. Weiterhin kann nach dem Unterbrechen der Verbindung zwischen den Druckbehältern der zuvor unter Überdruck stehende Druckbehälter zur Atmosphäre geöffnet werden, so dass sich in diesem Druckbehälter Atmosphärendruck einstellt. Um den Druckausgleich wirksam zu bewerkstelligen, können weiterhin vor der Herstellung der Verbindung zwischen den Druckbehältern die Einlass- und Auslassöffnungen der Druckbehälter geschlossen werden. Insbesondere können sämtliche Verbindungen der Druckbehälter zur Umgebung für den Druckausgleich geschlossen werden.
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Das Öffnen und Schließen von Verbindungen der Druckbehälter untereinander oder zur Umgebung bzw. der Einlass- und Auslassöffnungen erfolgt jeweils mit Hilfe von geeigneten Ventilen. Dies ist dem Fachmann an sich bekannt und soll daher nicht näher erläutert werden.
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Der Druckaufbau in den Druckbehältern kann in besonders einfacher Weise mittels Einleitung eines Gases in die Behälter erfolgen. Bei einem solchen Gas kann es sich beispielsweise um Druckluft oder überhitzten Dampf oder ähnliches handeln. Besonders energieeffizient ist es dabei, wenn zum Aufbauen des dritten Drucks in den Druckbehältern aus einem mit dem Schüttgut als Brennstoff versorgten Kraftwerk bzw. seiner Turbine stammendes Gas, beispielsweise Druckluft oder überhitzter Dampf, in die Druckbehälter gegeben wird.
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Das Gas kann im Bereich des unteren Endes der Druckbehälter in diese eingebracht werden. Weiterhin ist es denkbar, dass zum Aufbauen des dritten Drucks Gasimpulse in die Druckbehälter gegeben werden. Auf diese Weise können Materialansammlungen, die sich insbesondere im unteren Bereich der Druckbehälter bilden, mittels der Gaseinleitung aufgelockert und aufgelöst werden.
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Das zu fördernde Schüttgut, beispielsweise Rohbraunkohle, ist in der Regel vorgeheizt auf eine Temperatur von beispielsweise 120°C. Um die in das Schüttgut eingebrachte Wärmeenergie nicht zu verlieren, können zumindest die Druckbehälter beheizt werden. Sie sind dann zweckmäßig auch zur Umgebung hin wärmeisoliert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer perspektivischen Ansicht,
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2 die Vorrichtung aus 1 in einer Seitenansicht.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. In den Figuren sind vier Druckbehälter 10, 12, 14, 16 dargestellt. Dabei bilden die Druckbehälter 10 und 12 ein erstes Paar und die Druckbehälter 14 und 16 ein zweites Paar. Die Ausgestaltung der Druckbehälterpaare ist identisch, so dass im Folgenden nur eines der Paare erläutert werden soll. Die Druckbehälter 10, 12, 14, 16 besitzen eine zylindrische Grundform und sind über Stützen 18 an einem Untergrund 20 abgestützt. An ihrem unteren Ende besitzen die Druckbehälter 10, 12, 14, 16 eine trichterförmige Verjüngung 22, wobei am unteren Ende eine in waagrechter Richtung verlaufende Rinne 24 in den Druckbehältern 10, 12 verbleibt. In der Rinne 24 und damit in den Druckbehältern 10, 12 ist jeweils ein Schneckenförderer mit einer in Axialrichtung der Rinne verlaufenden nicht gezeigten Schnecke angeordnet. Von den Schneckenförderern ist jeweils ein Antrieb 26 zu erkennen. Weiterhin ist zu erkennen, dass im Bereich der Verjüngung Verstärkungsstreben 28 verlaufen. Die Druckbehälter 10, 12, 14, 16 besitzen darüber hinaus jeweils eine verschließbare Öffnung 30, durch die Wartungspersonal in die Druckbehälter einsteigen kann. Unterhalb der Rinne 24 mit dem Schneckenförderer weisen die Druckbehälter 10, 12, 14, 16 jeweils eine Auslassöffnung 32 auf. Die Auslassöffnungen 32 sind mit einer nicht gezeigten Trocknungseinrichtung verbunden und sind jeweils über ein Ventil 34 wahlweise zu öffnen und zu schließen. Darüber hinaus besitzen die Druckbehälter 10, 12, 14, 16 an ihrem unteren Ende jeweils zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegende Stutzen 36, über die in unten noch näher zu erläuternden Weise ein Gas, beispielsweise Druckluft oder überhitzter Dampf, zum Aufbau eines Drucks in die Druckbehälter 10, 12, 14, 16 eingebracht wird.
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An ihrem oberen Ende besitzen die Druckbehälter 10, 12, 14, 16 jeweils eine Einlassöffnung 38. Die Einlassöffnungen 38 sind jeweils ebenfalls über ein Ventil 40 wahlweise zu öffnen und zu schließen. An ihrem oberen Ende sind die Einlassöffnungen 38 jeweils mit einer in horizontaler Richtung verlaufenden Rinne 42 verbunden. In den Rinnen 42 ist jeweils eine Förderschnecke mit einer in Axialrichtung der Rinnen 42 und damit in horizontaler Richtung verlaufenden Schneckenanordnung angeordnet. Von den Förderschnecken ist wiederum der Antrieb 44 zu erkennen. Die Rinnen 42 besitzen an ihrem oberen Ende jeweils ebenfalls eine Einlassöffnung 46, die mit einem nicht näher gezeigten Reservoir für Schüttgut, in dem vorliegenden Beispiel Rohbraunfeinkohle, verbunden sind. Die in den Rinnen 42 angeordneten oberen Förderschnecken sind jeweils reversierbar. Auch die am unteren Ende der Druckbehälter angeordneten Förderschnecken können reversierbar sein. Die am unteren Ende angeordneten Förderschnecken fördern dabei vorzugsweise von beiden Seiten der Druckbehälter 10, 12, 14, 16 her zur Mitte und damit zu der Auslassöffnung 32. Dabei ist es auch denkbar, innerhalb der Druckbehälter jeweils eine zweite Schnecke oberhalb und/oder parallel zu der ersten Förderschnecke anzuordnen. Auch denkbar ist es, zwei Förderschnecken nebeneinander anzuordnen. Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, dass gegebenenfalls Pufferbehälter am Einlauf der Vorrichtung vorgesehen sein können.
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In den Figuren ist weiter zu erkennen, dass die beiden Druckbehälter 10, 12 über eine Verbindungsleitung 48 miteinander verbunden sind. Mittels geeigneter Klappen bzw. Ventile kann eine Verbindung der Druckbehälter 10, 12 über die Leitung 48 wahlweise hergestellt oder unterbrochen werden. Eine analoge Verbindungsleitung 48 existiert zwischen den Behälter 14, 16.
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Anhand der 1 und 2 soll nun das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden. In dem gezeigten Beispiel soll zuvor zu Feinkohle gemahlene Rohbraunkohle aus dem in dem vorliegenden Bespiel unter Atmosphärendruck stehenden Schüttgutreservoir in die unter einem Überdruck, beispielsweise 4,5 bar absolutem Druck, stehende Trocknungseinrichtung eingebracht werden. Zunächst wurde beispielsweise der Druckbehälter 10 mittels des Schneckenförderers über die Einlassöffnung 46 und die Rinne 42 sowie über die Einlassöffnung 38 mit Schüttgut befüllt. Die Auslassöffnung 32 ist dabei durch das Ventil 34 verschlossen. Anschließend wird die Einlassöffnung 38 durch das Ventil 40 verschlossen und über die Stutzen 36 wird zum Druckaufbau in dem Druckbehälter 10 ein Gas, beispielsweise Druckluft oder überhitzter Dampf, eingebracht. In dem gezeigten Beispiel stammt das Gas aus einem mit der getrockneten Braunkohle zu versorgenden Kraftwerk. Es wird dabei stoßweise über die Stutzen 36 in den Behälter eingebracht. Nachdem in dem Behälter 10 im Wesentlichen derselbe Druck herrscht wie in der Trocknungseinrichtung, wird über das Ventil 34 die untere Auslassöffnung 32 geöffnet und mittels der in der unteren Rinne 24 angeordneten Förderschnecke die Rohbraunkohle aus dem Druckbehälter 10 ausgebracht und der Trocknungseinrichtung zugeführt.
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Während dies geschieht, wird der zuvor unter Atmosphärendruck gesetzte Behälter 12 bei geschlossener Auslassöffnung 32 über seine Einlassöffnung 38 mit Rohbraunkohle befüllt. Dies erfolgt, indem der in der Rinne 42 angeordnete Schneckenförderer reversiert wird. Nach dem Ende des Austrags der Rohbraunkohle aus dem Behälter 10 wird dessen Auslassöffnung 32 über das Ventil 34 geschlossen, so dass der Behälter 10 gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist. Nachdem der Befüllvorgang des Behälters 12 mit Rohbraunkohle abgeschlossen ist, wird bei diesem Druckbehälter 12 über das Ventil 40 die Einlassöffnung 38 geschlossen, so dass auch dieser Druckbehälter 12 gegenüber der Umgebung dicht geschlossen ist. Anschließend wird über geeignete Ventile die Verbindungsleitung 48 zwischen den Druckbehältern 10, 12 geöffnet, so dass zwischen den Behältern 10, 12 ein Druckausgleich erfolgt. Nachdem dieser abgeschlossen ist, wird die Verbindungsleitung 48 geschlossen und der Druckbehälter 10 zur Umgebung hin geöffnet, so dass sich in diesem Atmosphärendruck einstellt. Der Druckbehälter 10 kann nun erneut mit Rohbraunkohle befüllt werden. In den Druckbehälter 12 wird dagegen nach dem Schließen der Verbindungsleitung 48 über die Stutzen 36 in der oben beschriebenen Weise Gas eingebracht, um in diesem Druckbehälter 12 nun den in der Trocknungseinrichtung herrschenden Überdruck einzustellen. Nachdem dieser Vorgang abgeschlossen ist, kann aus dem Druckbehälter 12 in der oben bereits erläuterten Weise Rohbraunkohle über die Auslassöffnung 32 abgegeben werden.
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Das erläuterte Befüllen und Ausbringen des Schüttguts in bzw. aus den Druckbehältern 10, 12 kann fortdauernd abwechselnd erfolgen, so dass die Trocknungseinrichtung bis auf eine kurze Unterbrechung während des Druckausgleichs zwischen den Behältern 10, 12 kontinuierlich mit der Rohbraunkohle beschickt werden kann. In analoger Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren bei den Druckbehältern 14, 16 und gegebenenfalls weiteren vorgesehenen Druckbehältern durchgeführt werden.
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Um die Kontinuität bei der Beschickung der Trocknungseinrichtung mit Rohbraunkohle zu verbessern, kann selbstverständlich auch auf den Druckausgleich zwischen den Druckbehältern verzichtet werden. Es wird dadurch zwar die Effizienz beim Druckaufbau verringert. Allerdings kann das der Trocknungseinrichtung zugeführte Schüttgutvolumen pro Zeiteinheit vergrößert werden.
