DE2942878C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle in einem einzigen Flugstromrohr - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle in einem einzigen Flugstromrohr

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Description

kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und bezüglich der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 5 bzw. 7 gelöst.
Da der Wärme- und Stoffübergang im Flugstromrohr um so rascher erfolgt, je höher die Relativgeschwindigkeit der einzelnen Kohlekörner gegenüber dem Trägergas ist, wurden bisher Vorrichtungen in ein Flugstromrohr eingebaut, die die Feststoffe in gröbere und feinere Kornfraktionen separieren, die gröberen KornfraKtionen abbremsen und sie wieder zu den feineren in das Flugstromronr einschleusen. Durch die erneute Einschleusung der gröberen Kornfraktionen werden diese wieder beschleunigt und der Wärmeübergang auf sie erhöht, so daß sie am oberen Ende des Flugstromrohres die gleiche Endtemperatur erreichen wie die feineren Komfraktionen. - Zum Wiedereinschleusen der gröberen Komfraktionen in das Flugstromrohr ist eine Wiederaufgabevorrichtung vorgeschlagen worden, vor welcher die Kohle in aller Regel völlig abgebremst wird. Da sie an dieser Stelle jedoch noch feucht ist, kommt es vor oder innerhalb dieser Vorrichtung unter Umständen zu Anbackungen und möglicherweise zur völligen Verstopfung. Außerdem führt die an dieser Stelle noch vorhandene Feuchtigkeit zu starker Korrosion, was zu einem hohen Verschleiß der entsprechenden Vorrichtungsteile führt.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß den genannten Nachteilen abgeholfen werden kann, wenn der Gasstrom im Flugstromrohr an einer oder mehreren Stellen jeweils in zwei Teilströme, und zwar einen im wesentlichen das Grobkorn und einen im wesentlichen das Feinkorn führenden Teilstrom, aufgeteilt wird, von denen der das Feinkorn führende, größere Teilstrom aus der ursprünglichen Richtung abgelenkt wird und der das Grobkorn führende, kleinere Teilstrom zunächst in seiner Richtung belassen wird. Der das Feinkorn führende Teilstrom reißt die feineren Komfraktionen aufgrund ihrer geringeren Trägheit gegenüber den gröberen Komfraktionen mit. Wird der das Grobkorn führende Teilstrom nun umgelenkt und dem das Feinkorn führenden in annähernd entgegengesetzter Richtung zu diesem wieder zugeführt, so werden die gröberen Kornfraklionen, die er mit sich führt, um annähernd 180° umgelenkt und in das weitere Flugstromrohr mitgerissen, d. h. erneut beschleunigt.
Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Durchführung dieses Verfahrens auf zwei alternativen Wegen möglich ist. Der erste Weg ist der, daß der das Grobkorn führende Teilstrom in einer Art Beipaß zur Hauptstromstrecke des Flugstromrohres geführt wird. Der zweite Weg ist der, daß der das Grobkorn führende Teilstrom in einem richtungskonstanten, totlaufenden Rohrende Wirbel bildet, in denen die Aufwärtstewegung der Kohlekörner abgebremst wird. Aufgrund ihrer Schwerkraft fallen diese Kömer dann wieder nach unten und werden von dem allgemeinen Gasstrom mitgerissen und somit erneut beschleunigt. - Bei der erstgenannten Möglichkeit ist es besonders vorteilhaft, die Gasmenge des das Grobkom führenden Teilstromes je nach Verfahrensbedingungen zu variieren; dies kann durch an sich bekannte Vorrichtungen, z. B. Drosselklappen, geschehen. Auf diese Weise ist es möglich, das Spektrum der gröberen Komfraktionen zu beeinflussen. Schließlich wird durch ein völliges Verschließen der genannten Drosselvorrichtung eine Situation erreicht, die der zweiten vorgeschlagenen Möglichkeit entspricht, nämlich daß der das Grobkom führende Teilstrom in einem totlaufenden Rohrende Wirbel bildet und die in diesem Rohrende abgebremsten Komfraktionen aufgrund ihrer Schwerkraft wieder nach unten fallen und im allgemeinen Gasstrom erneut in das weitere Flugstromrohr mitgerissen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich als besonders wirkungsvoll erwiesen, wenn die zuvor separierten gröberen Komfraktionen vor ihrer Wiedervereinigung in den Hauptstrom annähernd senkrecht nach unten sinken, da dann die nachfolgende Beschleunigung besonders intensiv ist.
Die Wirbelausbildung des das Grobkom führenden Teilstromes gemäß der zweiten Alternative ist besonders günstig, wenn das entsprechende, zunächst richtungskonstante, totlaufende Rohrstück gegenüber dem Flugstromrohr querschnittserweitert ist (Fig. 2).
Es hat sich schließlich als besonders vorteilhaft erwiesen, das abgezweigte Rohrstück gegenüber dem Flugstromrohr vor und nach der Separiervorrichtung querschnittsverjüngt auszubilden, und zwar in der Art, daß der alte Querschnitt erst nach der Wiedervereinigung der beiden Gasströme erreicht wird.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert:
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 5, 6, 9 und 10,
Fig. 2 zeigt mit drei kleineren Variationen eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 7 bis 10,
Fig. 3 zeigt eine, alternative Lösung zur Fig. 2 gemäß den Ansprüchen 6 bis 9.
Bei allen drei Figuren handelt es sich um Vertikalschnitte durch ein Flugstromrohr.
Bei einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1 strömt das Gas/Feststoffgemisch mit hoher Geschwindigkeit durch Flugstromrohr 1 und erfährt eine plötzliche Richtungsänderung durch den Abzweig 2. Die unterschiedliche Trägheit gröberer und feinerer Komfraktionen bewirkt, daß die feineren Komfraktionen der Richtungsänderung des Hauptgasstromes folgen, während die gröberen Komfraktionen ihre alte Bewegungsrichtung beibehalten. Letztere werden dann durch ein gekrümmtes Rohrstück 4 aus ihrer ursprünglichen Bahn abgelenkt und in den Wiedereinschleusungskanal 5 geleitet. Durch die Schwerkraft der Partikel, ihre Reibung am Rohrbogen 4 und die Drosselung des Gasstromes wird ihre Geschwindigkeit erheblich verringert und gleichzeitig die Bewegungsrichtung geändert, so daß sie eine neue Beschleunigung erfahren, wenn sie in den weiteren Verlauf des Flugstromrohres 6 wieder eingespeist werden. Während der Beschleunigungsphase ist die gewünschte hohe Relativgeschwindigkeit gegenüber dem Gasstrom vorhanden, was zu einer Erhöhung der Wärmeübertragung führt. Mittels Drosselklappen 7 kann der Querschnitt des Beipasses verändert werden. Soweit diese Drosselklappe auf der Innenseite des Rohrbogens angebracht ist, wird durch sie einerseits der Kohlestrom, der aufgrund der Zentrifugalbeschleunigung an der Außenwand des Bogens entlangfliegt, nicht behindert, andererseits wird dadurch dem Trägergas aber ein ausreichend hoher Widerstand geboten und somit der Umfang der Komfraktionen bestimmt, der durch den Beipass separiert wird. Je stärker die Drosselung ist, um so weniger feine Komfraktionen gelangen in den Beipass. Mit einer solchen Klappe kann der Trägergasteilstrom, der den Weg durch den Bei pass nimmt, auf ein Minimum redu-
ziert werden; mechanische Belastungen des körnigen Gutes werden jedoch weitgehend vermieden.
Nach den Fig. 2 und 3 wird ebenfalls das mit hoher Geschwindigkeit im Flugstromrohr strömende Gas/ Feststoffgemisch plötzlich abgelenkt, wobei das Gas durch die plötzliche Richtungsänderung nur die feineren Kornfraktionen mitreißen kann. Es tritt sofort in das nachfolgende Flugstromrohr wieder ein. Währenddessen werden die gröberen Kornfraktionen, die aufgrund ihrer Trägheit ihre Bewegungsrichtung nicht so schnell ändern können, in ein tot endendes Rohrstück 8 (bzw. 9 in Fig. 3) geschleudert und dort in wirbelnde Bewegung versetzt und völlig abgebremst bzw. mit einer eventuell vorhandenen Restgeschwindigkeit prallen die Partikel auf das Ende des totlaufenden Rohrstükkes und werden so aus ihrer Flugrichtung abgelenkt. In freiem Fall fallen sie nun aus dem Totraum in der zum Gasstrom entgegengesetzten Richtung zurück und werden an der Abzweigstelle von dem von unten aufsteigenden Gasstrom mitgerissen und dem weiteren Verlauf des Flugstromrohres zugeführt.
Bei einem Flugstromrohr zur Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle von 30 m Länge und einem Durchmesser von 0,45 m, das mit einer Vorrichtung entsprechend Fig. 1 etwa in mittlerer Höhe ausgerüstet wurde, sind folgende Werte gegenüber demselben Flugstromrohr ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung bei sonst gleichen Bedingungen, nämlich bei einem Trägergasstrom von 4,75 m3/sec, einer Trägergasgeschwindigkeit von 30 m/sec und einem Durchsatz an Kohlepartikeln - Durchmesser0bis6 mm -von2,8 kg/sec,ermittelt worden:
Ursprüngl. mit Vor
Flugstrom richtung nach
rohr Figur 1
Mittl. Verweilzeit 2,03 see 4,33 see
eines Kohlepartikels
Temperaturdifferenz 95 K 55 K
zwischen Kohle und
Trägergas bei 2000C
Kohletemperatur am
Austritt des Flug
stromrohres
Es ist deutlich zu erkennen, daß durch die Separation der Kohle und ihre erneute Beschleunigung die Verweilzeit eines Kohlepartikels im Flugstromrohr wesentlich erhöht wird. Das führt zu einem besseren Wärmeaustausch zwischen Trägergas und Kohlestrom, was sich in der Verringerung der TemperaturdifTerenz deutlich zeigt. Die Enthalpie des Trägergasstromes wird somit wesentlich besser ausgenutzt. Es treten daher niedrigere Eintritts- und Austrittstemperaturen des Wärmeträgergases auf, was geringere Abgasverluste zufolge hat.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle in einem einzigen Flugstromrohr, in welchem der Flugstrom in einen kleineren, Grobkorn führenden, und einen größeren, Feinkorn führenden Teilstrom aufgeteilt und der das Grobkom führende Teilstrom zunächst in seiner Richtung belassen, nachfolgend umgelenkt und mit dem das Feinkorn führenden Teilstrom wieder vereint wird, nach Patent 28 41088, dadurch gekennzeichnet, daß der das Grobkorn führende Teilstrom in annähernd entgegengesetzter Richtung in den das Feinkorn führenden Teilstrom eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmenge des Grobkorn führenden Teilstrornes geändert wild.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobkorn führende Teilstrom in wirbelnde Bewegungen versetzt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobkorn führende Teilstrom bei Vereinigung mit dem Feinkorn führenden Teilstrom annähernd senkrecht nach unten geleitet wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, bei dem gemäß Patent 28 41 088 ein im wesentlichen vertikal verlaufendes Flugstromrohr bei einem abzweigenden Rohrstück ein zunächst richtungskonstantes Teilstück aufweist, welches nachfolgend gekrümmt und mit dem weiteren Verlauf des abgezweigten Rohrstückes wieder vereint ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilstück (4, 5; 8, 9) in annähernd entgegengesetzter Richtung in das abgezweigte Rohrstück (2) mündet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zunächst richtungskonstante Rohrstück (4) eine Drosseleinrichtung (7) für den Gasstrom aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen vertikal verlaufende Flugstromrohr (1) bei dem abzweigenden Rohrstück (2) ein im wesentlichen richtungskonstantes, totlaufendes Rohrstück (8, 9) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Abzweigung zunächst richtungskonstante Rohrstück (8) gegenüber dem Flugstromrohr (1) querschnittserweitert ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Abzweigung zunächst richtungskonstante Rohrstück (8, 9) bei der Wiedervereinigung mit dem weiteren Verlauf des abgezweigten Rohr-Stückes (2) annähernd senkrecht nach unten gerichtet ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezweigte Rohrstück (2) gegenüber dem Flugstromrohr (1) bis nach der Wiedervereinigung mit dem zunächst richtungskonstanten Rohrstück (4,8,
9) querschnittsverjüngt ist und im weiteren Verlauf (6) wieder den alten Querschnitt des Flugstromrohres (1) aufweist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle erfolgt derzeit in ein- oder mehrstufigen, meist jedoch zweistufigen Flugstromapparaten. Ein Flugstromapparat besteht aus einem in der Regel senkrecht stehenden Flugstromrohr und einem oder mehreren nachgeschalteten Zyklonen, in denen die Gas/Fcststofftrennung vorgenommen wird. Das Wärmeträgergas wird gewöhnlich in einer Brennkammer erzeugt und mit rückgeführten Brüden gemischt. Bei der Vorerhitzung und Kokskohle ist zunächst meistens eine Kohlenfeuchte von ca. 10% auszutreiben; nachfolgend wird gewöhnlich eine Vorerhitzung auf ca. 2000C angestrebt. - In einer einstufigen Apparatur ist derzeit lediglich eine Vorerhitzung nur erreichbar, wenn gleichzeitig sehr hohe Gaseintrittstemperaturen und sehr lange Flugstromrohre verwendet werden.
Es ist nun ein Verfahren zur Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle in einem einzigen Flugstromrohr vorgeschlagen worden, in welchem ein heißer Gasstrom, der die am unteren Ende des Flugstromrohres eingespeiste, gemahlene, feuchte Kohle mitreißt, aufsteigt und aus dem am oberen Ende des Flugstromrohres die gesamte getrocknete und vorerhitzte Kohle aus dem Gasstrom ausgesondert wird und die gröberen Komfraktionen des Einsatzgutes an mindestens einer Stelle im Flugstromrohr abgeschieden und unmittelbar nachfolgend wieder in das nur noch die feineren Kornfraktionen enthaltende Flugstromrohr eingespeist werden, gem. Patent 28 41 088. Des weiteren ist eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen worden, die darin besteht, daß das Flugstromrohr in dem Bereich, in dem die gröberen Komfraktionen abgeschieden werden sollen, einen gekrümmten Verlauf aufweist und in einen nicht an der Krümmungsseite angesetzten, in die weitere Flugstromstrecke führenden Hauptabzweig für Gas und die feineren Komfraktionen sowie einen dem gekrümmten Verlauf folgenden Nebenzweig für die gröberen Komfraktionen besitzt und bei dem am Ende des Nebenabzweiges eine Vorrichtung zur Wiederaufgabe der gröberen Komfraktionen in die weitere Flugstromstrecke angeordnet ist.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden (DE-OS 26 40 787, GB-PS 14 52 454, GB-PS 4 18 462), in einem Flugstromrohr die gröberen Komfraktionen des Einsatzgutes an mindestens einer Stelle abzuscheiden und nachfolgend in dem Flugstrom wieder einzuspeisen, wobei gemäß DE-OS 26 40 787 und GB-PS 14 52 454 ein Zerkleinerungswerk zwischengeschaltet wird und gemäß GB-PS 4 18 462 die gröberen Komfraktionen - unzerkleinert - wieder in den nur noch die feineren Komfraktionen enthaltenden Flugstrom eingespeist werden. Dabei wird es als nachteilig angesehen, daß die Abscheidung der gröberen Komfraktionen nur so erfolgen kann, daß diese unter ihr bereits erreichtes Förderniveau erheblich absinken, weshalb ihr Einspeisen in den nur noch die feineren Komfraktionen enthaltenden Flugstrom nur möglich ist, wenn letzterer wieder unter zweifacher Umlenkung relativ tief nach unten geführt wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das genannte Verfahren zu verbessern und eine vereinfachte und weniger verschleißanfällige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.
Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die
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