DE112008003675B4

DE112008003675B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Festbrennstoff

Info

Publication number: DE112008003675B4
Application number: DE112008003675T
Authority: DE
Inventors: Satoru Sugita; Takuo Shigehisa
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: AU2008345969A1; JP4231090B1; WO2009087790A1; CN101918519B; US8734544B2; CN101918519A; DE112008003675T5; JP2009161681A; US20110005126A1; AU2008345969B2

Abstract

Vorrichtung zum Herstellen eines Festbrennstoffs mit: einem Mischtank zum Erhalten einer Rohschlämme durch Mischen von poröser Kohle mit gemischtem Öl, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösungsmittelölbestandteil enthält; einem Verdampfer zum Erhalten einer entwässerten Schlämme durch Erwärmen der Rohschlämme und dadurch Vorantreiben der Verdampfung von Wasser; einem Fest-Flüssig-Separator zum Trennen der aufgewerteten porösen Kohle und des gemischten Öls voneinander in der entwässerten Schlämme; und einer Zirkulationseinrichtung zum Zurückführen des gemischten Öls, das mit dem Fest-Flüssig-Separator getrennt und zurückgewonnen wurde, zu dem Mischtank, wobei die Vorrichtung einen Wärmetauscher zum Erwärmen des gemischten Öls für ein Erwärmen des gemischten Öls hat, das zu dem Mischtank durch die Zirkulationseinrichtung zurückgeführt wird.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Festbrennstoff unter Verwendung von poröser Kohle als Rohmaterial.
Technologischer Hintergrund
Das Prinzip eines bekannten Verfahrens zum Herstellen von Festbrennstoff unter Verwendung von poröser Kohle als Rohmaterial wird erklärt. Poröse Kohle (Rohkohle) wird in einem Pulverisationsschritt pulverisiert und darauf mit gemischtem Öl, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösemittelölbestandteil enthält, in einem Mischschritt gemischt, und dadurch wird eine Rohschlämme erhalten. Nachfolgend wird die Rohschlämme vorgewärmt und darauf bei einem Verdampfungsschritt erwärmt, wodurch die poröse Kohle entwässert wird und das gemischte Öl in die Poren der porösen Kohle imprägniert wird, und wodurch die entwässerte Schlämme erhalten wird. Darauf werden die aufgewertete poröse Kohle und das gemischte Öl voneinander in der entwässerten Schlämme in einem Fest-Flüssig-Trennschritt getrennt und darauf wird die aufgewertete poröse Kohle in einem abschließenden Trocknungsschritt getrocknet. Die getrocknete aufgewertete poröse Kohle wird gekühlt und, wenn es gewünscht wird, brikettiert, und somit wird ein Festbrennstoff erhalten. Im Übrigen wird das gemischte Öl in dem Fest-Flüssig-Trennschritt zurückgewonnen und wird der abschließende Trocknungsschritt zu dem Mischschritt zurückgeführt, um eine Rohschlämme zu erhalten, und wird dieses als Rezyklieröl wiederverwendet.
Ein Beispiel des schematischen Konfigurationsdiagramms einer Vorrichtung, die ein solches Verfahren verwendet, ist in 4 gezeigt (Patentdokument 1). Die in 4 gezeigte Vorrichtung weist einen Mischtank 101 zum Mischen poröser Kohle mit gemischtem Öl, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösungsmittelölbestandteil enthält, und um dadurch eine Rohschlämme zu erzeugen, einen Verdampfer 102 zum Bewirken einer Verdampfung von Wasser aus der Rohschlämme und einen Fest-Flüssig-Separator 103 auf zum Trennen von Feststoffen und Flüssigkeit voneinander in der entwässerten Schlämme, die für die Verdampfung von Wasser verarbeitet wurde. Dabei weist der Mischtank 101 Schlämmezirkulationsströmungskanäle 111 und 113 zum Einführen der Rohschlämme aus dem unteren Teil des Mischtanks 101 zu dessen oberen Teil mit einer Schlämmepumpe 112 auf. Der Verdampfer 102 weist Schlämmezirkulationsströmungskanäle 121, 123 und 124 zum Einführen der Schlämme von dem unteren Teil des Verdampfers 102 zu dessen oberen Teil mit einer Schlämmepumpe 122 auf. Ein Rohschlämmezufuhrströmungskanal 114 ist zwischen dem Mischtank 101 und dem Verdampfer 102 installiert. Der Rohschlämmezufuhrströmungskanal 114 zweigt von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 111 und 113 ab.
Eine Rohschlämme wird durch Mischen von poröser Kohle mit gemischtem Öl, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösungsmittelölbestandteil enthält, in dem Mischtank 101 hergestellt. Die Rohschlämme wird von dem unteren Teil des Mischtanks 101 zu dessen oberen Teil durch die Schlämmezirkulationsströmungskanäle 111 und 113 mit der Schlämmepumpe 112 eingeführt; und wird zirkuliert. Während sie zirkuliert wird, tritt die Rohschlämme in die Schlämmezirkulationsströmungskanäle 123 und 124 des Verdampfers 102 durch den Rohschlämmezufuhrströmungskanal 114 ein, der von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 111 und 113 abzweigt; und tritt durch diese in den Verdampfer 102 ein. Dabei wird die Rohschlämme mit Wärmetauschern 110a und 115a erwärmt (in einem Vorwärmschritt), und wird weitergehend mit einem Wärmetauscher 120 erwärmt und tritt in den Verdampfer 102 ein (in einem Verdampfungsschritt). Bei dem Verdampfer 102 wird Wasser in der Rohschlämme verdampft.
Die entwässerte Schlämme, die durch die Wasserverdampfung erhalten wird, tritt in den Fest-Flüssig-Separator 103 zum Trennen von Feststoff und Flüssigkeit voneinander durch einen Entwässerungsschlämmenzufuhrströmungskanal 125 ein, der von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 121, 123 und 124 abzweigt, und dadurch wird ein fester Bestandteil (eine aufgewertete poröse Kohle) und ein flüssiger Bestandteil (gemischtes Öl) erhalten. Ein Ölbestandteil, der in dem festen Bestandteil verbleibt, wird in einem abschließenden Trocknungsabschnitt (in der Figur nicht gezeigt) zurückgewonnen und der feste Bestandteil gelangt in den Zustand, in welchem er als pulverisierter fester Brennstoff verwendet wird. Im Übrigen wird das zurückgewonnene gemischte Öl zu dem Mischtank 101 durch eine Zirkulationseinrichtung 104 zurückgeführt.
Wenn jedoch bei der in 4 gezeigten Vorrichtung ein Problem in dem Verdampfungsschritt oder den nachfolgenden Schritten auftritt, ergeben sich Probleme, wenn die Zufuhr der Rohkohle (RC) und des gemischten Öls (MO) in dem Mischschritt und die Zufuhr der Schlämme zu den nachfolgenden Schritten angehalten werden, um zu verhindern, dass die Schlämme in dem entsprechenden Schritt überläuft. Genauer gesagt werden bei dieser Gelegenheit Schlämmepumpen und Rührer ständig betrieben, um die Verstopfung von Rohren zu vermeiden, die durch die Sedimentation von Kohle in der Schlämme in dem Mischschritt und dem Verdampfungsschritt verursacht wird, aber tritt die Verstopfung von Rohren in einem Wärmetauscher auf, wie nachstehend gezeigt wird.
Viele Rohre, durch die die Schlämme tritt, sind in einem Wärmetauscher installiert, wie in 5(A) gezeigt ist, und die Schlämme in den individuellen Rohren wird durch ein Heizmedium, wie z. B. Dampf erwärmt. Wenn bei der in 4 gezeigten Vorrichtung die Zufuhr von Rohkohle (RC) und gemischtem Öl (MO) und die Zufuhr der Schlämme zu den nachfolgenden Schritten angehalten werden und die Schlämmepumpen 112 und 122 ständig betrieben werden, hört die Schlämme auf zu strömen und setzt sich die Kohle in der Schlämme in den Wärmetauschern 110a und 115a ab und trennen sich die Kohle (RC) in dem unteren Abschnitt und das gemischte Öl (MO) in dem oberen Abschnitt voneinander in jedem der Wärmetauscher, wie in 5(B) gezeigt ist. Die in dem unteren Teil abgesetzte Kohle lagert sich fest ab und daher ist es notwendig, ein Gas oder eine Schlämme mit hohem Druck zuzuführen und die verstopften Rohre mit Druck zu beaufschlagen, um die Schlämme erneut zu fördern. Wenn die Rohre in dem Wärmetauscher jedoch mit Druck beaufschlagt werden, wird ein Rohr mit einem relativ geringen Grad der Verstopfung zuerst von der Verstopfung befreit, kann ein Rohr mit einer relativ hochgradigen Verstopfung nicht effektiv mit Druck beaufschlagt werden und werden die Rohre nicht vollständig von der Verstopfung befreit.
Im Hinblick auf die vorstehend angegebene Situation erklärt das Patentdokument 2 eine Technologie zur Installation von Wärmetauschern 110b und 115b in Schlämmezirkulationsströmungskanälen 111 und 113 eines Mischtanks 101, wie in 6 gezeigt ist, anstelle der Wärmetauscher 110a und 115a in 4. Bei einer solchen Konfiguration wird die Strömung der Schlämme in den Wärmtauschern 110b und 115b durch eine Schlämmepumpe 112 aufrecht erhalten und tritt daher die Verstopfung von Rohren, die durch die Ablagerung von Kohle verursacht wird, nicht auf. Die Bezugszeichen in 6 stellen dieselben Instrumente und Elemente wie diejenigen dar, die mit denselben Bezugszeichen entsprechend in 4 dargestellt sind, und daher wird deren Erklärung weggelassen.
Patentdokument 1: JP 7 233 383 A
Patentdokument 2: JP 2005 206 695 A
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Wenn die Zufuhr von Rohkohle (RC) und gemischtem Öl (MO) und die Zufuhr einer Schlämme zu den nachfolgenden Schritten angehalten werden und die Schlämmepumpen 112 und 122 bei der in 6 gezeigten Vorrichtung ständig betrieben werden, ergibt sich jedoch ein neues Problem. Genauer gesagt wird bei dieser Gelegenheit die Dampfzufuhr zu den Wärmetauschern 110b und 115b ebenso angehalten, aber bedarf es einer Zeit, damit der Dampf vollständig aus den Wärmetauschern entfernt ist, und auch wenn die Zufuhr des Dampfs angehalten ist, wird daher die Schlämme durch die Zirkulation für eine Weile erwärmt und erreicht daher eine Temperatur von über 100°C. Als Folge wird der Dampf von der Kohle in der Schlämme in einem Mischtank 101 erzeugt, kondensiert der Dampf in einer Zufuhreinrichtung 116, wie z. B. einem Rotationsventil zur Zufuhr der Rohkohle (RC), haftet die Rohkohle an dem kondensierten Wasser und tritt daher eine Verstopfung auf.
Ferner ist bei der in den 4 und 6 gezeigten Vorrichtungen die in den Wärmetauschern erwärmte Substanz eine Schlämme und hat die Abmessung der pulverisierten Kohle, die in der Schlämme enthalten ist, einen Wert von mehreren Millimetern und wird daher eine Standfestigkeit nach SUS304 als Werkstoff für die Rohre in den Wärmetauschern verwendet. Das verursacht ein Problem bezüglich den Herstellungskosten.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Festbrennstoffs zur Verfügung zu stellen, die ermöglichen zu verhindern, dass Wärmetauscher und eine Rohkohlezufuhreinrichtung verstopfen, auch wenn die Zufuhr der Rohkohle (RC) und des gemischten Öls (MO) sowie die Zufuhr der Schlämme zu nachfolgenden Schritten aufgrund von Problemen und ähnlichem bei dem Verdampfungsschritt und den nachfolgenden Schritten angehalten werden.
Mittel zum Lösen des Problems
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines Festbrennstoffs mit:
einem Mischtank zum Erhalten einer Rohschlämme durch Mischen von poröser Kohle mit gemischtem Öl, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösungsmittelölbestandteil enthält;
einem Verdampfer zum Erhalten einer entwässerten Schlämme durch Erwärmen der Rohschlämme und dadurch Herbeiführen der Verdampfung von Wasser;
einem Fest-Flüssig-Separator zum Trennen der aufgewerteten porösen Kohle und des gemischten Öls voneinander in der entwässerten Schlämme; und
einer Zirkulationseinrichtung zum Zurückführen des gemischten Öls, das mit dem Fest-Flüssig-Separator getrennt und zurückgewonnen wurde, zu dem Mischtank,
wobei die Vorrichtung einen das gemischte Öl erwärmenden Wärmetauscher zum Erwärmen des gemischten Öls hat, das zu dem Mischtank durch die Zirkulationseinrichtung zurückgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Festbrennstoffs mit:
einem Mischschritt zum Erhalten einer Rohschlämme durch Mischen von poröser Kohle mit gemischtem Öl, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösungsmittelölbestandteil enthält;
einem Verdampfungsschritt zum Erhalten einer entwässerten Schlämme durch Erwärmen der Rohschlämme und dadurch Vorantreiben der Verdampfung von Wasser;
einem Fest-Flüssig-Trennschritt zum Trennen der aufgewerteten porösen Kohle und des gemischten Öls voneinander in der entwässerten Schlämme; und
einem Zirkulationsschritt zum Zurückführen des gemischten Öls, das bei dem Fest-Flüssig-Trennschritt getrennt und zurückgewonnen wurde, zu dem Mischtank,
wobei das Verfahren einen Erwärmungsschritt des gemischten Öls zum Erwärmen des gemischten Öls aufweist, das zu dem Mischtank bei dem Zirkulationsschritt zurückgeführt wird.
Wirkung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht zu verhindern, dass Wärmetauscher und eine Rohkohlezufuhreinrichtung auch dann verstopfen, wenn die Zufuhr der Rohkohle (RC) und des gemischten Öls (MO) sowie die Zufuhr der Schlämme zu den nachfolgenden Schritten aufgrund von Problemen oder ähnlichem bei dem Verdampfungsschritt und den nachfolgenden Schritten angehalten werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein allgemeines Konfigurationsdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Herstellen von Festbrennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein allgemeines Konfigurationsdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Herstellen von Festbrennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht einer Schlämmeentwässerungsversuchsvorrichtung, die in einem Beispiel verwendet wird.
4 ist ein allgemeines Konfigurationsdiagramm, das eine Vorrichtung zum Herstellen von Festbrennstoff gemäß einer herkömmlichen Technologie zeigt.
5(A) ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem eine Schlämme mit einem Wärmetauscher problemlos wärmebehandelt wird, und 5(B) ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem eine Schlämme sich in einem Wärmetauscher absetzt und ablagert.
6 ist ein allgemeines Konfigurationsdiagramm, das eine Vorrichtung zum Herstellen von Festbrennstoff gemäß einer herkömmlichen Technologie zeigt.
Bezugszeichenliste

1: Mischtank
2: Verdampfer
3: Fest-Flüssig-Separator
4: Zirkulationseinrichtung
5: Wärmetauscher zum Erwärmen des gemischten Öls
6: Rohkohlezufuhreinrichtung
11, 13: Schlämmezirkulationsströmungskanal
12, 22, 27, 32: Schlämmepumpe
14: Rohschlämmezufuhrströmungskanal
20: Wärmetauscher
21, 23, 24: stromaufwärtiger Schlämmezirkulationsströmungskanal
26, 28, 29: stromabwärtiger Schlämmezirkulationsströmungskanal
2A: erster Verdampfer
2B: zweiter Verdampfer
31, 33, 34: Schlämmezirkulationsströmungskanal
45: Zirkulationsströmungskanal für gemischtes Öl
50: Verdichter
51, 52, 53: Heizmediumströmungskanal
61: Entwässerer
62: Rührer
63: Schlämmepumpe
64: Wärmetauscher
65: Rohr
101: Mischtank
102: Verdampfer
103: Fest-Flüssig-Separator
104: Zirkulationseinrichtung
116: Rohkohlezufuhreinrichtung
111, 113: Schlämmezirkulationsströmungskanal
112, 122: Schlämmepumpe
114: Rohschlämmezufuhrströmungskanal
120: Wärmetauscher
121, 123, 124: Schlämmezirkulationsströmungskanal

Bester Weg zum Ausführen der Erfindung
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine Vorrichtung zum Herstellen von Festbrennstoff gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt.
Eine Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist Folgendes auf:
einen Mischtank 1 zum Erhalten einer Rohschlämme durch Mischen von poröser Kohle mit gemischtem Öl, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösungsmittelölbestandteil enthält;
einen Verdampfer 2 zum Erhalten einer entwässerten Schlämme durch Erwärmen der Rohschlämme und dadurch Vorantreiben der Verdampfung von Wasser;
einen Fest-Flüssig-Separator 3 zum Trennen der aufgewerteten porösen Kohle und des gemischten Öls voneinander in der entwässerten Schlämme; und
eine Zirkulationseinrichtung 4 zum Zurückführen des gemischten Öls, das mit dem Fest-Flüssig-Separator getrennt und zurückgewonnen wurde, zu dem Mischtank,
und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner einen Wärmetauscher 5 zum Erwärmen des gemischten Öls für ein Erwärmen des gemischten Öls hat, das zu dem Mischtank durch die Zirkulationseinrichtung zurückgeführt wird. Dabei hat der Mischtank 1 Schlämmezirkulationsströmungskanäle 11 und 13 zum Einführen einer Rohschlämme aus dem unteren Teil des Mischtanks 1 zu dessen oberen Teil mit einer Schlämmepumpe 12. Der Verdampfer 2 hat stromaufwärtige Schlämmezirkulationsströmungskanäle 21, 23 und 24 zum Einführen einer Schlämme von dem unteren Teil des Verdampfers 2 zu dessen oberen Teil mit einer Schlämmepumpe 22 an der stromaufwärtigen Seite. Der Verdampfer 2 hat ferner stromabwärtige Schlämmezirkulationsströmungskanäle 26, 28 und 29 zum Einführen einer Schlämme von dem unteren Teil des Verdampfers 2 zu dessen oberen Teil mit einer Schlämmepumpe 27 an der stromabwärtigen Seite. Ein Rohschlämmezufuhrströmungskanal 14 ist zwischen dem Mischtank 1 und dem Verdampfer 2 installiert. Der Rohschlämmezufuhrströmungskanal 14 zweigt von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 11 und 13 ab. Ein Zufuhrströmungskanal 41 für entwässerte Schlämme ist zwischen dem Verdampfer 2 und dem Fest-Flüssig-Separator 3 installiert. Der Zufuhrströmungskanal 41 für entwässerte Schlämme zweigt von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 26, 28 und 29 ab. Ein Zirkulationsströmungskanal 45 für gemischtes Öl zum Zurückführen des gemischten Öls, das mit dem Fest-Flüssig-Separator 3 getrennt wird, zu dem Mischtank 1 ist zwischen dem Fest-Flüssig-Separator 3 und dem Mischtank 1 installiert.
Der Wärmetauscher 5 zur Erwärmung des gemischten Öls ist gemeinsam mit der Zirkulationseinrichtung 4 in dem Zirkulationsströmungskanal 45 des gemischten Öls installiert. Die Wärmequelle (das Heizmedium) des Wärmetauschers ist nicht beschränkt, aber es ist vorzuziehen, beispielsweise bei dem Verdampfer 2 erzeugten Dampf zu verwenden. Da die Rohschlämme durch Installieren des Wärmetauschers 5 in dem Zirkulationsströmungskanal 45 des gemischten Öls und das Erwärmen des gemischten Öls vorgewärmt werden kann, kann die Installation eines die Schlämme erwärmenden Wärmetauschers in den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 11 und 13 weggelassen werden. Auch wenn folglich eine Rohschlämme in den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 11 und 13 zirkuliert wird, wenn die Zufuhr von Rohkohle (RC) und gemischtem Öl (MO) sowie die Zufuhr der Schlämme zu den nachfolgenden Schritten angehalten werden, tritt ein übermäßiger Temperaturanstieg der Rohschlämme nicht auf. Als Folge wird die Erzeugung von Dampf in dem Mischtank unterbunden und kann folglich die Verstopfung einer Rohkohlezufuhreinrichtung 6 verhindert werden. Da ferner die Installation eines die Schlämme erwärmenden Wärmetauschers in den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 11 und 13 weggelassen werden kann, betrifft die Verstopfung den die Schlämme erwärmenden Wärmetauscher selbst nicht. Da ferner die Substanz, die mit dem Wärmetauscher 5 erwärmt wird, nicht die Schlämme ist, sondern das gemischte Öl, das als flüssiger Bestandteil (Rezyklieröl) mit dem Fest-Flüssig-Separator getrennt wird und im Allgemeinen pulverisierte Kohle mit ungefähr 10 μm oder weniger Korngröße von ungefähr 10 Gew.-% enthalten ist, ist die Absetzgeschwindigkeit der pulverisierten Kohle merklich geringer als diejenige der Kohle in der Schlämme. Folglich kann die Verstopfung des Wärmetauschers 5 selbst effektiv verhindert werden, auch wenn die Zufuhr (die Zirkulation) des gemischten Öls (MO) angehalten wird. Da zusätzlich die Substanz, die mit dem Wärmetauscher 5 erwärmt wird, das gemischte Öl ist, das pulverisierte Kohle mit einer geringen Korngröße enthält, wie vorstehend angegeben ist, kann nicht nur ein kostspieliger Werkstoff, wie z. B. SUS304, sondern ebenso ein kostengünstiger Werkstoff, wie z. B. Kohlenstoffstahl als Werkstoff für den Wärmetauscher verwendet werden.
Als Wärmetauscher 5 kann nicht nur ein relativ großer Wärmetauscher, wie z. B. ein Mehrfachrohrwärmetauscher, sondern ebenso ein relativ kleiner Wärmetauscher, wie z. B. ein Platten- oder Spiralwärmetauscher verwendet werden. Der Grund dafür liegt darin, dass die in dem gemischten Öl enthaltene Kohle pulverisierte Kohle ist und die Absetzgeschwindigkeit sehr gering ist.
Die Erwärmungstemperatur des gemischten Öls, die mit dem Wärmetauscher 5 erhalten wird, ist nicht besonders beschränkt, solange die Temperatur der Rohschlämme in dem Mischtank 1 eine Temperatur ist, die nicht 100°C übersteigt, und gewöhnlich wird die Temperatur der Rohschlämme in dem Mischtank 1 auf 70°C bis 80°C eingerichtet.
In dem Mischtank 1 wird eine Rohschlämme durch Mischen von poröser Kohle mit gemischtem Öl erhalten, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösungsmittelölbestandteil enthält (in dem Mischschritt). Das gemischte Öl wird mit dem Wärmetauscher 5 erwärmt und daher wird die Rohschlämme schon geeignet in dem Mischtank vorgewärmt. Die Rohschlämme wird von dem unteren Teil des Mischtanks 1 zu dem oberen Teil des Mischtanks 1 durch die Schlämmezirkulationsströmungskanäle 11 und 13 mit der Schlämmepumpe 12 eingeführt und zirkuliert. Durch Zirkulieren der Rohschlämme ist es insbesondere dann, wenn ein Problem auftritt, möglich, die Strömung der Schlämme effektiv aufrecht zu erhalten und zu verhindern, dass Vorrichtungen und Rohre verstopfen.
Poröse Kohle bedeutet: sogenannte minderwertige Kohle, die eine große Menge Wasser enthält und die wünschenswerter Weise entwässert wird; und beispielsweise Kohle, die Wasser mit 30 bis 70 Gew.-% enthält. Als solche poröse Kohle ist Braunkohle, Lignit und Fettkohle als Beispiel genannt. Beispielsweise werden Victoria-Kohle, North-Dakota-Kohle und Venga-Kohle als Braunkohle genannt und werden West-Banko-Kohle, Binunngan-Kohle, Samarangau-Kohle und Eco-Kohle als Fettkohle genannt. Poröse Kohle ist nicht auf die vorstehend angegebenen Beispiele beschränkt, wobei jede Kohle von der porösen Kohle gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ist, solange die Kohle eine große Menge Wasser enthält und diese wünschenswerter Weise entwässert wird. Im Allgemeinen wird die poröse Kohle dadurch verwendet, dass diese im Voraus pulverisiert wird. Die Korngröße der porösen Kohle ist nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise ungefähr mehrere Millimeter, insbesondere ungefähr 0,05 bis 3 mm als durchschnittliche Korngröße betragen.
Ein Schwerölbestandteil bedeutet einen schweren Bestandteil, wie z. B. Vakuumrestöl, das auch beispielsweise bei 400°C im Wesentlichen keinen Dampfdruck aufweist, oder Öl, das einen solchen schweren Bestandteil reichlich enthält. Wenn nur ein Schwerölbestandteil verwendet wird und versucht wird, diesen zu erwärmen, bis eine solche Fluidität erhalten wird, sodass er in feine Poren von poröser Kohle eindringen kann, zersetzt sich folglich die poröse Kohle selbst thermisch. Da ferner ein Schwerölbestandteil, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kaum einen Dampfdruck zeigt, wie vorstehend angegeben ist, ist es schwierig, diesen zu verdampfen und abzulagern, indem er mit einem Trägergas befördert wird. Als Folge wird lediglich mit einem Schwerölbestandteil nicht nur eine gute Schlämme aufgrund der hohen Viskosität nicht erhalten, sondern senkt sich ebenso die Eindringfähigkeit ab, da die Flüchtigkeit kaum dargestellt wird. Folglich ist die Zusammenwirkung mit einer Art Lösungsmittel oder Dispersionsmittel erforderlich.
Im Hinblick auf die vorstehend angegebene Situation wird in der vorliegenden Erfindung ein Schwerölbestandteil verwendet, nachdem er in einem Lösungsmittelölbestandteil gelöst ist, und werden die Imprägnationsfähigkeit und die Schlämmebildungsfähigkeit verbessert. Als Lösungsmittelölbestandteil zum Dispergieren des Schwerölbestandteils wird ein Öl mit niedrigem Siedepunkt vorzugsweise vom Standpunkt der Affinität mit einem Schwerölbestandteil, der Handhabbarkeit als Schlämme und der Eindringfähigkeit in feine Poren verwendet. Unter Berücksichtigung der Stabilität bei einer Temperatur zum Verdampfen von Wasser ist es empfehlenswert, ein Petroleum basiertes Öl (Kerosin, leichtes Öl, schweres Öl oder ähnliches) mit einem Siedepunkt von 100°C oder höher und vorzugsweise 300°C oder niedriger zu verwenden. Durch die Verwendung eines solchen gemischten Öls, das einen Schwerölbestandteil enthält, wie vorstehend angegeben ist, wird eine geeignete Fluidität erhalten und wird daher ein solches Eindringen in feine Poren, die mit einem Schwerölbestandteil allein nicht erhalten wird, beschleunigt.
Dabei kann ein solches gemischtes Öl, das einen Schwerölbestandteil enthält, wie vorstehend angegeben ist, entweder (1) eine Substanz, die als gemischtes Öl erhalten wird, das sowohl einen Schwerölbestandteil als auch einen Lösungsmittelölbestandteil von Beginn an enthält, oder (2) eine Substanz sein, die durch Mischen von einem Schwerölbestandteil mit einem Lösungsmittelölbestandteil erhalten wird. Als Beispiele des ersten Falls (1) werden im Folgenden genannt: Petroleum-basiertes Schweröl; eine Petroleum-basierte Leichtölfraktion, eine Kerosinfraktion oder ein Schmierölbestandteil, wobei diese nicht raffiniert sind und einen Schwerölbestandteil enthalten; ein Kohleteer; leichtes Öl oder Kerosin, die in unerwünschter Weise einen Schwerölbestandteil als Verunreinigung enthalten, da sie als Lösungsmittel oder Reinigungsmittel verwendet wurden; Wärmeübertragungsöl, das in unerwünschter Weise eine gealterte Fraktion enthält, da es wiederholt verwendet wurde; und andere. Als Beispiele des letztgenannten Falls (2) werden genannt: Petroleumasphalt; natürlicher Asphalt; Petroleum-basiertes Schweröl; ein Petroleum-basierter oder Kohle-basierter Destillationsrest; eine Substanz, die durch Mischen einer Substanz, die diese reichlich enthält, mit einem Petroleum-basierten Leichtöl, Kerosin oder einem Schmieröl erhalten wird; eine Substanz, die durch Verdünnen von gemischtem Öl des erstgenannten Falls (1) mit einem Petroleum-basierten Leichtöl, Kerosin oder einem Schmieröl erhalten wird; und andere. Dabei ist Asphalt selbst weniger kostspielig und hat die Natur, dass er sich kaum abschält, nachdem er einmal an aktiven Punkten anhaftet, und wird daher als besonders geeignete Substanz verwendet.
Der Schwerölbestandteil in dem gemischten Öl liegt gewöhnlich in dem Bereich von 0,25 bis 15 Gew.-% zum Gesamtgewicht des gemischten Öls.
Das Mischungsverhältnis des gemischten Öls zu der porösen Kohle ist nicht besonders beschränkt und gewöhnlich ist es geeignet, das Mischungsverhältnis eines Schwerölbestandteils zu der porösen Kohle so zu steuern, dass es in dem Bereich von 0,5% bis 30% und insbesondere 0,5% bis 5% des Gewichts hinsichtlich anhydrischer Kohle liegt. Wenn das Mischungsverhältnis des Schwerölbestandteils zu gering ist, ist die Menge, die in den feinen Poren adsorbiert wird, unzureichend und schwächt sich die Wirkung der Unterbindung einer spontanen Entzündung ab. Wenn das Mischungsverhältnis des Schwerölbestandteils zu groß ist, steigen die Kosten des Öls an und senkt sich die ökonomische Effizienz.
Die Mischungsbedingung ist nicht besonders beschränkt und üblicher Weise wird eine Rohschlämme durch Mischen bei 40°C bis 100°C in Atmosphärendruck erhalten.
Die Rohschlämme wird in den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 11 und 13 zirkuliert, tritt in die stromaufwärtigen Schlämmezirkulationsströmungskanale 23 und 24 des Verdampfers 2 durch den Rohschlämmezufuhrströmungskanal 14 ein, der von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen abzweigt, und tritt in den Verdampfer 2 durch diese ein (in dem Verdampfungsschritt). Bei dieser Gelegenheit wird die Rohschlämme auf 100°C bis 250°C beispielsweise mit dem Wärmetauscher 20 erwärmt und tritt in den Verdampfer 2 ein. Dadurch wird Wasser in der Rohschlämme verdampft. Die Rohschlämme wird nämlich durch Verdampfen von in der porösen Kohle in der Rohschlämme enthaltenem Wasser entwässert. Gleichzeitig wird das gemischte Öl in feine Poren der porösen Kohle imprägniert. Auf diesem Weg werden die Adhäsion und Beschichtung des gemischten Öls gemäß dem Fortschritt der Verdampfung des Wassers in den feinen Poren vorangetrieben. Auch wenn Feuchtigkeit bis zu einem gewissen Ausmaß übrig bleibt, wird ferner ein Unterdruck erzeugt, wenn die Feuchtigkeit während des Abkühlens kondensiert, wobei das gemischte Öl, das einen Schwerölbestandteil enthält, in die feinen Poren aufgenommen wird, wobei die Flächenabschnitte in dem Inneren der feinen Poren nacheinander mit dem gemischten Öl beschichtet werden, das den Schwerölbestandteil enthält, und schließlich nahezu die gesamte Region der Öffnungen der feinen Poren vollständig mit dem gemischten Öl gefüllt wird, das den Schwerölbestandteil enthält. Da darüber hinaus der Schwerölbestandteil in dem gemischten Öl wahrscheinlich selektiv in aktive Punkte adsorbiert wird und kaum trennbar ist, wenn er anhaftet, wird erwartet, dass der Schwerölbestandteil als Ergebnis bevorzugter anhaften wird als ein Schwerölbestandteil. Durch Abschirmen der Flächenabschnitte in dem Inneren der feinen Poren von der Außenluft auf diesem Weg wird es möglich, eine spontane Entzündung zu vermeiden. Da ferner eine große Menge Wasser entwässert und entfernt wird und das Innere der feinen Poren bevorzugt mit dem gemischten Öl gefüllt wird, das den Schwerölbestandteil enthält, insbesondere mit dem Schwerölbestandteil, wird die Vergrößerung des Energieinhalts der gesamten porösen Kohle bei geringen Kosten erhalten.
Es ist vorzuziehen, eine Erwärmung mit dem Wärmetauscher 20 unter einer druckbeaufschlagten Bedingung aufzubringen und beträgt ein bevorzugter Druck üblicherweise 2 bis 15 Atmosphären.
Die Erwärmungszeit kann nicht umfassend festgelegt werden, da üblicherweise eine Serie von Prozessen kontinuierlich vorgenommen werden, und jede Erwärmungszeit ist akzeptabel, solange die Entwässerung der porösen Kohle und die Imprägnation des gemischten Öls in die feinen Poren erhalten werden.
Die entwässerte Schlämme, aus der Wasser verdampft wurde, wie in 1 gezeigt ist, wird von dem unteren Teil des Verdampfers 2 zu dem oberen Teil des Verdampfers 2 durch die stromabwärtigen Schlämmezirkulationsströmungskanäle 26, 28 und 29 mit der Schlämmepumpe 27 eingeführt. Bei dieser Gelegenheit ist es wünschenswert, dass die entwässerte Schlämme mit dem Wärmetauscher 25 erwärmt wird und in den Verdampfer 2 eintritt. Dadurch kann das Wasser in der Schlämme effektiver verdampft werden.
Dampf, der durch die vorstehend genannte Verdampfung erzeugt wird, wird von dem Verdampfer 2 in den Wärmetauscher 25 durch den Verdichter 50 und dann den Strömungskanal 51 eingeführt, wird als Wärmequelle (das Heizmedium) des Wärmetauschers 25 verwendet, wird ferner in den Wärmetauscher 5 durch die Strömungskanäle 52 und 53 eingeführt und wird als Wärmequelle (das Heizmedium) des Wärmetauschers 5 verwendet. Der Dampf, der durch den Verdichter 50 getreten ist, kann ebenso als Wärmequelle (das Heizmedium) des Wärmetauschers 20 verwendet werden.
Die entwässerte Schlämme tritt in den Fest-Flüssig-Separator 3 durch den Zufuhrströmungskanal 41 der entwässerten Schlämme ein, der von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 26, 28 und 29 abzweigt, und wird in einen Feststoff und eine Flüssigkeit getrennt, und dadurch werden eine feste Fraktion (eine aufgewertete poröse Kohle) und eine flüssige Fraktion (gemischtes Öl) erhalten (im Fest-Flüssig-Trennschritt).
Verschiedenartige Verfahren können als Verfahren für die Trennung verwendet werden, und beispielsweise ein Zentrifugationsverfahren, ein Sedimentationsverfahren, ein Filtrationsverfahren, ein Kompressionsverfahren und ein anderes Verfahren können verwendet werden. Diese Verfahren können ebenso in Kombination verwendet werden. Das Zentrifugationsverfahren ist vom Standpunkt der Separationseffizienz ausgehend bevorzugt.
Das gemischte Öl, das durch die Fest-Flüssig-Trennung zurückgewonnen wird, wird zu dem Mischtank 1 als Rezyklieröl durch den Zirkulationsströmungskanal 45 des gemischten Öls durch die Zirkulationseinrichtung 4 zurückgeführt (in dem Zirkulationsschritt). Bei dieser Gelegenheit wird das gemischte Öl mit dem Wärmetauscher 5 erwärmt, wie vorstehend angegeben ist (in dem Erwärmungsschritt des gemischten Öls), und wird darauf erneut zum Vorbereiten einer Rohschlämme in dem Mischtank 1 verwendet.
Als Zirkulationseinrichtung 4 wird eine Zentrifugalpumpe verwendet.
Die feste Fraktion (die aufgewertete poröse Kohle), die in dem Fest-Flüssig-Trennschritt getrennt wird, ist üblicherweise noch durch das gemischte Öl befeuchtet; daher tritt sie in einen Trockner ein, wird getrocknet und gelangt in den Zustand, in welchem sie als pulverisierter Festbrennstoff verwendbar ist (in dem abschließenden Trocknungsschritt).
Das Trocknungsverfahren ist nicht besonders beschränkt, solange das Verfahren das gemischte Öl von der aufgewerteten porösen Kohle verdampfen und trennen kann.
Die getrocknete aufgewertete poröse Kohle wird gekühlt und brikettiert, falls es gewünscht ist, und ein Festbrennstoff wird erhalten (in dem Kühlschritt und dem Brikettierschritt). Beispielsweise kann die aufgewertete poröse Kohle in dem Kühlschritt gekühlt werden und als pulverisierter Festbrennstoff verwendet werden, oder in dem Kühlschritt gekühlt werden, darauf in dem Brikettierschritt brikettiert werden und als brikettierter Festbrennstoff verwendet werden. Anderenfalls kann ein brikettierter Festbrennstoff dadurch erhalten werden, dass er bei dem Brikettierschritt brikettiert wird, ohne gekühlt zu werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Wärmetauscher 20 und 25 in den Schlämmezirkulationsströmungskanälen installiert, und auch wenn die Zufuhr der Rohkohle (RC) und des gemischten Öls (MO) sowie die Zufuhr der Schlämme zu den nachfolgenden Schritten angehalten werden, kann die Strömung der Schlämme aufrecht erhalten werden und wird daher verhindert, dass die Rohre in den Wärmetauschern verstopfen.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Eine Vorrichtung zum Herstellen eines Festbrennstoffs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 2 gezeigt.
Eine Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist Folgendes auf:
einen Mischtank 1 zum Erhalten einer Rohschlämme durch Mischen von poröser Kohle mit gemischtem Öl, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösungsmittelölbestandteil enthält;
einen ersten Verdampfer 2A zum Erhalten einer entwässerten Schlämme durch Erwärmen der Rohschlämme und dadurch Vorantreiben der Verdampfung des Wassers;
einen zweiten Verdampfer 2B zum Erhalten einer entwässerten Schlämme durch Erwärmen und/oder Dekomprimieren der entwässerten Schlämme und dadurch Vorantreiben der Verdampfung des Wassers;
einen Fest-Flüssig-Separator 3 zum Trennen der aufgewerteten porösen Kohle und des gemischten Öls voneinander in der entwässerten Schlämme; und
eine Zirkulationseinrichtung 4 zum Zurückführen des gemischten Öls, das mit dem Fest-Flüssig-Separator getrennt und zurückgewonnen wurde, zu dem Mischtank,
und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner einen Wärmetauscher 5 zum Erwärmen des gemischten Öls für ein Erwärmen des gemischten Öls hat, das zu dem Mischtank durch die Zirkulationseinrichtung zurückgeführt wird. Dadurch können die Funktion und die Wirkung erhalten werden, die ähnlich denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels sind.
Die Vorrichtung zum Herstellen eines Festbrennstoffs gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist identisch mit der Vorrichtung zum Herstellen eines Festbrennstoffs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel außer, dass der erste Verdampfer 2A und der zweite Verdampfer 2B als Verdampfer in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine entwässerte Schlämme, die mit dem ersten Verdampfer 2A erhalten wird, zu dem zweiten Verdampfer 2B durch einen Zufuhrströmungskanal 42 für entwässerte Schlämme zugeführt und wird die entwässerte Schlämme, die mit dem zweiten Verdampfer 2B erhalten wird, zu dem Fest-Flüssig-Separator 3 durch den Zufuhrströmungskanal 43 für die entwässerte Schlämme zugeführt. Die Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird im Folgenden kurz erklärt, aber die Erklärungen sind identisch mit denjenigen im ersten Ausführungsbeispiel, außer es ist anders angegeben. Hier werden die Instrumente und Elemente der Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels, die mit denselben Bezugszeichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt sind, mit denselben wie denjenigen im ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der erste Verdampfer 2A in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht dem Verdampfer 2 in dem ersten Ausführungsbeispiel.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat ein Mischtank 1 Schlämmezirkulationsströmungskanäle 11 und 13 zum Einführen einer Rohschlämme von dem unteren Teil des Mischtanks 1 zu dem oberen Teil desselben mit einer Schlämmepumpe 12. Der Verdampfer 2A hat stromaufwärtige Schlämmezirkulationsströmungskanäle 21, 23 und 24 zum Einführen der Schlämme von dem untern Teil des Verdampfers 2A zu dessen oberen Teil mit einer Schlämmepumpe 22 an der stromaufwärtigen Seite. Der Verdampfer 2A hat ferner stromabwärtige Schlämmezirkulationsströmungskanäle 26, 28 und 29 zum Einführen der Schlämme von dem unteren Teil des Verdampfers 2A zu dessen oberen Teil mit einer Schlämmepumpe 27 an der stromabwärtigen Seite. Der Verdampfer 2B hat stromabwärtige Schlämmezirkulationsströmungskanäle 31, 33 und 34 zum Einführen der Schlämme von dem unteren Teil des Verdampfers 2B zu dessen oberen Teil mit einer Schlämmepumpe 32 an der stromabwärtigen Seite. Ein Rohschlämmezufuhrströmungskanal 14 ist zwischen dem Mischtank 1 und dem Verdampfer 2A installiert. Der Rohschlämmezufuhrströmungskanal 14 zweigt von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 11 und 13 ab. Ein Zufuhrströmungskanal 42 für entwässerte Schlämme ist zwischen dem Verdampfer 2A und dem Verdampfer 2B installiert. Der Zufuhrströmungskanal 42 für die entwässerte Schlämme zweigt von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 26, 28, und 29 ab. Ein Zufuhrströmungskanal 43 für entwässerte Schlämme ist zwischen dem Verdampfer 2B und dem Fest-Flüssig-Separator 3 installiert. Der Zufuhrströmungskanal 43 für die entwässerte Schlämme zweigt von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 31, 33 und 34 ab. Ein Zirkulationsströmungskanal 45 für gemischtes Öl zum Zurückführen des gemischten Öls, das mit dem Fest-Flüssig-Separator 3 getrennt wird, zu dem Mischtank 1 ist zwischen dem Fest-Flüssig-Separator 3 und dem Mischtank 1 installiert.
In dem Mischtank 1 wird eine Rohschlämme durch Mischen von poröser Kohle mit gemischtem Öl hergestellt, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösungsmittelölbestandteil enthält (in dem Mischschritt). Das gemischte Öl wird mit dem Wärmetauscher 5 erwärmt und somit wird die Rohschlämme schon geeignet in dem Mischtank vorgewärmt. Die Rohschlämme wird von dem unteren Teil des Mischtanks 1 zu dem oberen Teil des Mischtanks 1 durch die Schlämmezirkulationsströmungskanäle 11 und 13 mit der Schlämmepumpe 12 eingeführt und zirkuliert. Wenn ein Problem insbesondere durch Zirkulieren der Rohschlämme auftritt, ist es möglich, die Strömung der Schlämme effektiv aufrecht zu erhalten und zu verhindern, dass Vorrichtungen und Rohre verstopfen.
Die Rohschlämme wird in den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 11 und 13 zirkuliert, tritt in die stromaufwärtigen Schlämmezirkulationsströmungskanäle 23 und 24 des Verdampfers 2A durch den Rohschlämmezufuhrströmungskanal 14 ein, der von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen abzweigt, und tritt in den Verdampfer 2A durch diese ein (in dem ersten Verdampfungsschritt). Bei dieser Gelegenheit wird die Rohschlämme auf 100°C bis 250°C beispielsweise mit dem Wärmetauscher 20 erwärmt und tritt in den Verdampfer 2A ein. Dadurch wird Wasser in der Rohschlämme auf demselben Weg wie die Verdampfung in dem ersten Ausführungsbeispiel verdampft (in dem Wasserverdampfungsprozess der ersten Stufe).
Die entwässerte Schlämme, die dem Wasserverdampfungsprozess der ersten Stufe unterzogen wurde, wird von dem unteren Teil des Verdampfers 2A zu dem oberen Teil des Verdampfers 2A durch die stromabwärtigen Schlämmezirkulationsströmungskanäle 26, 28 und 29 mit der Schlämmepumpe 27 eingeführt. Bei dieser Gelegenheit ist es wünschenswert, dass die entwässerte Schlämme mit dem Wärmetauscher 25 erwärmt wird und in den Verdampfer 2A eintritt. Dadurch kann das Wasser in der Schlämme effektiver verdampft werden.
Die entwässerte Schlämme, die dem Wasserverdampfungsprozess der ersten Stufe unterzogen wurde, tritt in den Verdampfer 2B durch den Zufuhrströmungskanal 42 für die entwässerte Schlämme ein, der von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 26, 28 und 29 abzweigt (in dem zweiten Verdampfungsschritt). Eine Dekompression wird auf den Verdampfer 2B angewendet. Die Schlämme, die in den Verdampfer 2B eintritt, wird nicht nur dekomprimiert, sondern ebenso von dem unteren Teil des Verdampfers 2B zu dem oberen Teil des Verdampfers 2B durch die Schlämmezirkulationsströmungskanäle 31, 33 und 34 mit der Schlämmepumpe 32 eingeführt, und wir bei dieser Gelegenheit mit dem Wärmetauscher 30 erwärmt. Der Wasserverdampfungsprozess der zweiten Stufe der Schlämme wird durch die Erwärmung und die Dekompression durchgeführt. Das Feinporenwasser und das Kristallwasser des Wasser, das in der porösen Kohle in der Schlämme enthalten ist, verdampfen nämlich, die poröse Kohle wird entwässert und somit wird die Verdampfung des Wassers effektiver erzielt. Die Imprägnierung der gemischten Kohle in die feinen Poren der porösen Kohle wird ebenso gemäß der Entwässerung erhalten. Dabei kann parallel zu oder anstelle von der Erwärmung mit dem Wärmetauscher 30 in den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 31, 33 und 34 eine Erwärmung mit einem Wärmetauscher in dem Schlämmezirkulationsströmungskanal 42 angewendet werden. In dem Wasserverdampfungsprozess der zweiten Stufe ist es ebenso möglich, entweder nur ein Erwärmen oder nur eine Dekompression anzuwenden.
Dampf, der durch den vorstehend genannten Wasserverdampfungsprozess der ersten Stufe erzeugt wird, wird von dem Verdampfer 2A in den Wärmetauscher 25 durch den Verdichter 50 und den Strömungskanal 51 eingeführt, wird als Wärmequelle (das Heizmedium) des Wärmetauschers 25 verwendet, wird ferner in den Wärmetauscher 5 durch die Strömungskanäle 52 und 53 eingeführt und wird als Wärmequelle (das Heizmedium) des Wärmetauschers 5 verwendet. Der Dampf, der durch den Verdichter 50 getreten ist, kann ebenso als Wärmequelle (das Heizmedium) des Wärmetauschers 20 verwendet werden.
Der Dampf, der durch den vorstehend genannten Wasserverdampfungsprozess der ersten Stufe erzeugt wird, kann, obwohl es in der Figur nicht gezeigt ist, von dem Verdampfer 2B zu dem Wärmetauscher 30 durch einen Verdichter eingeführt werden und als Wärmequelle (das Heizmedium) des Wärmetauschers 30 verwendet werden. Darauf kann gemeinsam mit dem Dampf, der durch den vorstehend genannten Wasserverdampfungsprozess der ersten Stufe erzeugt wird, der Dampf, der durch den vorstehend genannten Wasserverdampfungsprozess der zweiten Stufe erzeugt wird, in den Wärmetauscher 5 eingeführt werden und als Wärmequelle (das Heizmedium) des Wärmetauschers 5 verwendet werden.
Die entwässerte Schlämme, die dem vorstehend genannten Wasserverdampfungsprozess der zweiten Stufe unterzogen wurde, tritt in den Fest-Flüssig-Separator 3 durch den Zufuhrströmungskanal 43 der entwässerten Schlämme ein, der von den Schlämmezirkulationsströmungskanälen 31, 33 und 34 abzweigt, und wird in einen Feststoff und eine Flüssigkeit getrennt, und dadurch werden eine feste Fraktion (eine aufgewertete poröse Kohle) und eine flüssige Fraktion (ein gemischtes Öl) erhalten (in dem Fest-Flüssig-Trennschritt). Eine Ölfraktion, die in der festen Fraktion verbleibt, wird mit einem Trockner (einem abschließenden Trocknungsabschnitt) zurückgewonnen und die feste Fraktion gelangt in einen Zustand, in welchem sie als pulverisierter Festbrennstoff verwendbar ist. Anderenfalls wird nach dem abschließenden Trocknungsabschnitt die feste Fraktion an einem Brikettierabschnitt brikettiert und wird zu einem brikettierten Festbrennstoff.
Das gemischte Öl, das durch die Fest-Flüssig-Trennung zurückgewonnen wird, wird zu dem Mischtank 1 durch den Zirkulationsströmungskanal 45 des gemischten Öls als Rezyklieröl durch die Zirkulationseinrichtung 4 zurückgeführt (in dem Zirkulationsschritt). Bei dieser Gelegenheit wird das gemischte Öl mit dem Wärmetauscher 5 erwärmt (in dem Erwärmungsschritt des gemischten Öls) und wird darauf erneut zum Vorbereiten einer Rohschlämme in dem Mischtank 1 verwendet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Wärmetauscher 20, 25 und 30 in den Schlämmezirkulationsströmungskanälen installiert, wobei somit die Strömung der Schlämme auch dann aufrecht erhalten werden kann, wenn die Zufuhr von Rohkohle (RC) und gemischtem Öl (MO) sowie die Zufuhr der Schlämme zu den nachfolgenden Schritten angehalten ist, und daher kann die Verstopfung von Rohren in den Wärmetauschern verhindert werden.
Beispiele
(Beispiel 1)
Ein Entwässerungsversuch wird mit dem folgenden Verfahren mit einer in 3 gezeigten
Schlämmeentwässerungsversuchsvorrichtung durchgeführt. Als Rohmaterialien werden 150 kg von Eco-Kohle, die mit einer Korngröße von 3 mm oder weniger pulverisiert ist, 200 kg Kerosin und 0,5 kg Asphalt in einen Entwässerer 61 gegeben, mit einem Rührer 62 in dem Entwässerer gerührt und in den Zustand einer Schlämme in einem Wärmetauscher 64 und ein Rohr 65 mit einer Schlämmepumpe 63 gefördert. Genauer gesagt wird ein Druck von 0,4 MPaG durch Stickstoff mit der Schlämmepumpe 63 aufgebracht und wird darauf die Schlämme durch Fördern von Dampf zu dem Wärmetauscher 64 erwärmt. Darauf wird die Schlämmepumpe 63 angehalten, wird die Schlämme für 5 Minuten stehengelassen und wird die Schlämmepumpe 63 erneut aktiviert. Das Ergebnis ist, dass die Zirkulation der Schlämme nicht erneut gestartet werden kann. Das Innere des Wärmetauschers 64 wird überprüft und als Ergebnis wird heraus gefunden, dass alle Rohre verstopft sind, wie in 5(B) gezeigt ist, und die Rohre fest mit pulverisierter Kohle beladen sind. Das Material, das in die Rohre gestopft ist, kann nur durch Strahlreinigung mit Wasser entfernt werden.
Wenn die Strömung der Schlämme in einem Wärmetauscher anhält, sedimentiert die pulverisierte Kohle auf diesem Weg und häuft sich fest an. In dem Betrieb einer Vorrichtung zum Herstellen von Festbrennstoff muss die Strömung der Schlämme in einem Wärmetauscher auch dann ständig aufrecht erhalten werden, wenn die Zufuhr des Rohmaterials aufgrund von Problemen angehalten wird.
(Beispiel 2)
Ein Versuch zum Herstellen eines Festbrennstoffs wird unter Verwendung einer Testvorrichtung vorgenommen, der dieselbe Konfiguration wie in 1 hat.
200 kg Kerosin und 0,5 kg Asphalt werden in einen Mischtank 1 gegeben und eine Herstellungsversuchvorrichtung wird betrieben. Wenn der Betrieb einen stationären Zustand erreicht, ist die Förderrate des gemischten Öls 300 kg/h, ist die Förderrate der Rohkohle 200 kg/h, ist die Durchflussrate der Schlämme in einem Schlämmezirkulationsströmungskanal 13 250 kg/h, ist die Durchflussrate der Schlämme in einem Rohschlämmezufuhrströmungskanal 14 500 kg/h und beträgt die Schlämmetemperatur in dem Mischtank 1 75°C.
Darauf werden die Zufuhr der Rohkohle und des gemischten Öls sowie die Zufuhr der Rohschlämme zu einem Verdampfungsschritt angehalten und wird der Betrieb einer Schlämmepumpe 12 fortgesetzt. Nach einem Ablauf von 5 Minuten wird keine Kondensation mehr in einer Rohkohlezufuhreinrichtung 6 erkannt, und wenn die Herstellung des Festbrennstoffs erneut gestartet wird, kann die Rohkohle problemlos von der Rohkohlezufuhreinrichtung 6 zugeführt werden.
(Vergleichsbeispiel 1)
Ein Versuch zum Herstellen eines Festbrennstoffs wird unter Verwendung einer Testvorrichtung mit derselben Konfiguration wie in 1 vorgenommen, außer dass ein Wärmetauscher 5 an einem Schlämmezirkulationsströmungskanal 13 zum Erwärmen der Schlämme anstelle der Anbringung an einen Zirkulationsströmungskanal 45 des gemischten Öls zum Erwärmen des gemischten Öls angebracht ist.
200 kg Kerosin und 0,5 kg Asphalt werden in einen Mischtank 1 gegeben und die Herstellungsversuchsvorrichtung wird betrieben. Wenn der Betrieb den stationären Zustand erreicht, ist die Förderrate des gemischten Öls 300 kg/h, ist die Förderrate der Rohkohle 200 kg/h, ist die Durchflussrate der Schlämme in einem Schlämmezirkulationsströmungskanal 13 250 kg/h, ist die Ölflussrate der Schlämme in einem Rohschlämmezufuhrströmungskanal 14 500 kg/h und beträgt die Schlämmetemperatur in dem Mischtank 1 75°C.
Darauf werden die Zufuhr der Rohkohle und des gemischten Öls, die Zufuhr der Rohschlämme zu einem Verdampfungsschritt sowie die Zufuhr des Dampfs zu dem Wärmetauscher 5 angehalten und wird der Betrieb einer Schlämmepumpe 12 fortgesetzt. Nach dem Ablauf von 5 Minuten wird eine Kondensation in einer Rohkohlezufuhreinrichtung 6 erkannt, und wenn die Herstellung des Festbrennstoffs erneut gestartet wird, wird eine Verstopfung der Rohkohlezufuhreinrichtung 6 durch die Rohkohle verursacht.
Industrielle Anwendbarkeit
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Festbrennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung sind anwendbar zum Herstellen eines Festbrennstoffs unter Verwendung von poröser Kohle (Kohle), insbesondere minderwertiger Kohle als Material.

Claims

Vorrichtung zum Herstellen eines Festbrennstoffs mit: einem Mischtank zum Erhalten einer Rohschlämme durch Mischen von poröser Kohle mit gemischtem Öl, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösungsmittelölbestandteil enthält; einem Verdampfer zum Erhalten einer entwässerten Schlämme durch Erwärmen der Rohschlämme und dadurch Vorantreiben der Verdampfung von Wasser; einem Fest-Flüssig-Separator zum Trennen der aufgewerteten porösen Kohle und des gemischten Öls voneinander in der entwässerten Schlämme; und einer Zirkulationseinrichtung zum Zurückführen des gemischten Öls, das mit dem Fest-Flüssig-Separator getrennt und zurückgewonnen wurde, zu dem Mischtank, wobei die Vorrichtung einen Wärmetauscher zum Erwärmen des gemischten Öls für ein Erwärmen des gemischten Öls hat, das zu dem Mischtank durch die Zirkulationseinrichtung zurückgeführt wird.
Vorrichtung zum Herstellen eines Festbrennstoffs gemäß Anspruch 1, wobei in dem Verdampfer erzeugter Dampf als Wärmequelle des Wärmetauschers zum Erwärmen des gemischten Öls verwendet wird.
Vorrichtung zum Herstellen eines Festbrennstoffs gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Verdampfer Folgendes aufweist: einen ersten Verdampfer zum Erhalten einer entwässerten Schlämme durch Erwärmen der Rohschlämme und dadurch Vorantreiben der Verdampfung von Wasser; und einen zweiten Verdampfer zum Erhalten einer entwässerten Schlämme durch Erwärmen und/oder Dekomprimieren der entwässerten Schlämme und dadurch Vorantreiben der Verdampfung von Wasser.
Verfahren zum Herstellen eines Festbrennstoffs mit: einem Mischschritt zum Erhalten einer Rohschlämme durch Mischen von poröser Kohle mit gemischtem Öl, das einen Schwerölbestandteil und einen Lösungsmittelölbestandteil enthält; einem Verdampfungsschritt zum Erhalten einer entwässerten Schlämme durch Erwärmen der Rohschlämme und dadurch Vorantreiben der Verdampfung von Wasser; einem Fest-Flüssig-Trennschritt zum Trennen der aufgewerteten porösen Kohle und des gemischten Öls voneinander in der entwässerten Schlämme; und einem Zirkulationsschritt zum Zurückführen des gemischten Öls, das bei dem Fest-Flüssig-Trennschritt getrennt und zurückgewonnen wurde, zu dem Mischtank, wobei das Verfahren einen Erwärmungsschritt des gemischten Öls zum Erwärmen des gemischten Öls aufweist, das zu dem Mischtank in dem Zirkulationsschritt zurückgeführt wird.