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Verfahren zur Aufbereitung von Kohle
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Kohle für
eine Anlage zur. Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, enthaltend eine Vorwärmzone,
eine Vorcalzinierzone, eine Sinterzone und eine Kühlzone für das Gut, ferner eine
Mahlanlage zur Zerkleinerung der Kohle, einen Luftstromsichter zur Sichtung der
gemahlenen Kohle in eine Grobfraktion und eine Feinfraktion sowie einen Abscheider
zur Abscheidung der Feinfraktion aus dem Luftstrom, wobei Feinfraktion der Kohle
der Sinterzone und Grobfraktion der Kohle der Vorcalzinierzone zugeführt wird.
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Ein Verfahren der vorstehend genannten Art ist bei-.
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spielsweise durch die DE-OS 27 45'425 bereits bekannt.
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Hierbei wird die Mühlenabluft in die Vorcalzinierzone eingeblasen
und durch Verbrennung des in ihr enthaltenen Feinkohlcanteiles auf ein geeignetes
Temperaturniveau gebracht. Zur Deckung des WSrmebedarfs in der Vorcalzinierzone
ist dabei vorgesehen, Grieße (Grobfraktion) aus dem Luftstromsichter mit in die
Vorcalzinierzone einzuführen. Die gesamte Feinfraktion der Kohle wird bei diesem
bekannten Verfahren der Sinterzone zugeleitet.
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Wenngleich sich bei diesem bekannten Verfahren durch Verwendung von
Grobfraktion der Kohle in der Vorcalzinierzone bereits eine gewisse Verringerung
der aufzubringenden Mahlleistung ergibt, so ist doch besonders im Zuge der weltweiten
Bestrebungen nach
Energieeinsparung noch eine weitere wesentliche
Verringerung des Energiebedarfes für die Aufmahlung der Kohle wünschenswert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs genannten Art so auszubilden, daß die hinsichtlich der Aufmahlung der Kohle
gestellten verfahrenstechnischen Erfordernisse mit einem minimalen Encryieaufwand
erfüllt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender
Merkmale gelöst: a) Ein einstellbarer erster Teil der'Grobfraktion wird zur Mahlanlage
zurückgeführt; b) ein einstellbarer erster Teil der-Feinfraktion wird der Sinterzone
zugeführt; c) ein einstellbarer zweiter Teil der Feinfraktion und.ein einstellbarer
zweiter Teil der Grobfraktion werden der Vorcalzinierzone zugeführt; d) die Aufteilung
der Grobfraktion und der Feinfraktion wird so vorgenommen und die Leistung der Mahlanlage
so eingestellt, daß für vorgegebene Mengen der der Sinterzone und der der Vorcalzinierzone
zugeführten Kohle und für eine vorgegebene Feinheit der Feinfraktion die der Vorcalzinierzone
zugeführte Kohle lediglich die für die Vorcalzinierzone erforderliche Feinheit aufweist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Feinheit der der Vorcalzinierzone
zugeführten Kohle bewußt entsprechend den jeweiligen verfahrenstechnischen Bedürfnissen
in-der Vorcalzinierzone eingestellt. Grundsätzlich erwünscht ist eine weitgehende
Verbrennung dieser Kohle in der Vorcalzinierzone, d.h. - bei Verwendung der Gasleitung
zwischen Drehrohrofen und Zyklonwärmetauscher. als Vorcalzinierzone - eine Verbrennung
dieser der Vorcalzinierzone zugeführten Kohle in der Schwebe, nicht erst im Drehrohrofen.
Je nach Art der Kohle, insbesondere ihrer Zündfähigkeit, bedingt dies ein mehr oder
weniger weitgehendes Aufmahlen der der Vorcalzinierzone zugeführten Kohle. Bei.
dem erfindungsgemäßen Ver-" fahren wird daher zur Einsparung von Mahlenergie die
Kohle so grob wie möglich der Vorcalzinierzone zugeführt. Während die Mengen der
der Sinterzone und der der Vorcalzinierzone zugeführten Kohle ebenso wie die Feinheit
der Kohle für die Sinterzone im allgemeinen fest vorgegeben sind, ist die prozeßtechnisch
erforderliche Feinheit der Kohle für die Vorcalzinierzone eine in gewissen .Grenzen
variable Größe. Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis wird bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren die Feinheit dieser der Vorcalzinierzone zugeführten Kohle jeweils so
weit wie möglich zum Groben' hin verschoben. Daraus ergibt sich ein Minimum des
Energiebedarfes für die Aufmahlung der Kohle Weitere Einzelheiten der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der folgenden
Beschreibung eines Ausführungobei-
spieles näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen Fig.1 ein Schema einer Anlage zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig.2 bis 5 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise.
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Die in Fig.1 1 dargestellte Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigem
Gut, insbesondere von Zementrohmehl, enthält eine Vorwärmzone 1 (beispielsweise
einen mehrstufigen Zyklonwärmetauscher), eine Vorcalzinierzone 2, eine Sinterzone
3 (beispielsweise einen Drehrohrofen) sowie eine Kühlzone 4 für das Gut. Die Vorcalzinierzone
2 besteht vorzugsweise aus der Gasleitung, die den Drehrohrofen der Sinterzone 3
mit dem untersten Zyklon des die Vorwärmzone 1 bildenden mehrstufigen Zyklonwärmetauschers
verbindet.
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Zur.Aufbereitung der Kohle ist eine Mahlanlage 5 vorg.esehen, die
beispielsweise durch eine Rollenmühle gebildet wird. Die Zuführung der Kohle zur
Mahlanlage verfolgt von einem Vorratsbehälter 6 über ein Dosiergerät 7. An die Mahlanlage
5 ist ein Luftstromsichter 8 angeschlossen, der mit.
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einem Abscheider 9 und einem Ventilator 10 in Verbindung steht.
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Zur Anlage gehören weiterhin fünf schematisch dargestellte Regel-
bzw. Einstellkreise in bis 15.
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Das zu. brennende feinkörnige Gut bewegt sich im Sinne der Pfeile
16 nacheinander durch die Vorwärmzone 1, die Vorcalzinierzone 2, die'Sinterzone
3 und die Kühlzone 4. Die Luft bzw. die durch Verbrennung des Brennstoffes erzeugten
heißen Gase durchsetzen die genannten Anlagenteile im Gegenstrom zum Gut in Richtung
der Pfeile 17.
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Der Sinterzone 3 wird eine Menge F .f ein aufgemahlener Kohle (Feinheit
f) zugeführt, während zur Vorcalzinierzone 2 eine Menge G wesentlich gröberer Kohle
(Feinheit g) gelangt.
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In dem Schema gemäß Fig.1 bedeuten Großbuchstaben (außer P) grundsätzlich
Kohlemengen und Kleinbuchstaben (außer Ph) Feinheiten dieser einzelnen Kohlemengen.
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Im einzelnen bedeuten: M = die der Mahlanlage 5. aufgegebene Kohlemenge,
A = die aus der Mahlanlage 5 pneumatisch ausgetragene, dem Luftstromsichter 8 zugeführte
Kohlenmenge, B = die Menge der vom Luftstromsichter 8 zum Abscheider 9 im Luftstrom
geführten Feinfraktion der Kohle, C = die Menge der Grobfraktion (Feinheit c),
R
= die Menge eines ersten Teiles der Grobfraktion, die zur Mahlanlage 5 zurückgeführt
wird, Gr = die Menge eines zweiten Teiles der Grobfraktion, die zusammen mit einem
weiteren Teilstrom der Feinfraktion zur Vorcalzinierzone gelangt, F = die Menge
eines ersten Teiles der Feinfraktion B, die zur Sinterzone 3 geführt wird (Feinheit
f), F' = die-Menge eines zweiten Teiles der Feinfraktion, die zusammen mit der Menge
Gr der Grobfraktion als Gesamtmenge G (mit der Gesamtfeinheit g) zur Vorcalzinierzone
2 gelangt, P = die Antriebsleistung der Mahlanlage 5, Ph = der Hydraulikdruck zur
Erzeugung der Mahlkraft.
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Die Fig.2 bis 5 zeigen Diagramme, die aus den Ergebniss'en von Labormahlungen
und Messungen bei der Inbetriebnahme der Anlage nach bekannten Beziehungen (z.l3.
anselm u.a.) aufgestellt wurden.
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Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zwei Betriebsfälle
geschildert, in denen jeweils Kohlenstaub zweier unterschiedlicher Feinneiten (für
Sinterzone und Vorcalzinierzone) unter Verwendung einer einzigen Mahlanlage.erzeugt
wird.
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Dabei sind folgende Anforderungen zu beachten:
Es
sollen simultan zwei Kohlenstaubströme (Mengen F und G) mit den Feinheiten f (fein)
und g(grob) erzeugt werden. Dabei ist die Menge F für die Sinterzone (Drehrohrofen)
und die Menge G für die Vorcalzinierzone bestimmt.
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Bei stationärem Betrieb sind folgende Anforderungen zu erfüllen: F
+ G = const, wobei momentane Schwankungen durch Zwischenbunker ausgeglichen werden;
Verhältnis E : G = const (z.B. 0,4 : 0,6); f = 10% R 90 µm (d.h. 10% Rtckstand auf
einem Sieb von 90 µm Maschenweite); g soll je nach betrieblichen Erfqdernissen im
Bereich von 10 bis 70% R 90 µm einstellbar sein.
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Die Mahlanlage wird wie üblich mit Luftstromaustrag betrieben, doch
ist der Luftstromsichter so hoch angeordnet, daß der Grießstrom (Grobfraktion) zugänglich
ist, so daß er in die Mengen R und Gr geteilt werden kann. Sichter und Belüftung-
werden so ausgelegt, daß bei f > 109 R 90 wm die Feinheit c der Grobfraktion
C etwa 70% R 90 µm beträgt. Die Antriebsleistung der Mahlanlage ist für den Grenzfall
g = 10% R 90 µm bemessen; im Bereich mittlerer Werte von g arbeitet die Mahlanlage
somit im Teiliastbetrieb.
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Die Einstellung der Feinheit f der Feinfraktion geschieht durch Verstellen
der Schaufeln des Luftstromsichters 8 (Regelkreis 15).
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Die Feinheit g der der Vorcalzinierzone 2 zugeführten Kohlenmenge
G wird durch Mischung der Teilströme F' (Feinheit f) und Gr (Feinheit c) eingestellt.
Dies erfolgt durch den Regelkreis 13, der über ein Stellglied 18 die Aufteilung
der Grobfraktion C'in die Teilmengen Gr und R bestimmt.
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Das Verhältnis F zu G wird vom Regelkreis 14 über ein Stellglied 19
eingestellt, das die Aufteilung der Feinfraktion B in die Teilmengen F und F' bestimmt.
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Für die dem Luftstromsichter 8; aufgegebene Menge A gilt: A=R+GI+B
A > Gr + F' + F Diese Beziehungen werden dadurch er'füllt, daß über den Kreis
11 die Summe M + Gr + R (jeweils für einen Feinheitswert g) konstant' gehalten wird.
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Schließlich wird durch den Regelkreis 12 die Leistung P der Mahlanlage
über den Hydraulikdruck Ph geregelt bzw. eingestellt, und zwar in Abhängigkeit der
Menge G der der Vorcalzinierzone zugeführten Kohle und der Menge F der der Sinterzone
zugeführten Kohle.
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Die den fünf Regelkreisen 11 bis 15 vorgegebenen Sollwerte sind in
Fig.1 jeweils bezeichnet.
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Im folgenden werden nun als typische Beispiele der Betrieb mit g =
502 R 90 Sm sowie der Übergang auf g = 40% R 90 ßm erläutert.
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Fall 1 (g = 50% R 90 ßm) Die sich hierbei einstellenden Mengen sind
an. den einzelnen Punkten der Anlage in eckigen Klammern angegeben.
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Die Mahlkraft wird so eingestellt, daß die Antriebsleistung der Mühle
60% beträgt (vgl. Fig.2). Die geforderte Feinheit g des Produktes G wird durch Zugabe
von F' = 0,2 erzielt (dabei ist hier und im folgenden jeweils M = 1,0 angenommen).
Insgesamt ergeben sich damit die in Fig.1 in eckigen Klammern bezeichneten Mengenströme
(vgl. hierzu in den Fig.2 bis 5 jeweils die Ordinatenwerto für g = 50% R 90 ßm).
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Fall 2 (Änderung der Produktfeinheit g von 50 auf 40% R 90 ßm) Um
den gleichen Durchsatz (F + G) trotz geänderter Gesamtfeinheit aufrechtzuerhalten,
muß durch Erhöhen der Mahlkraft die Antriebsleistung von 60 auf 65% gebracht werden
(vgl. Fig.2). Dies erfolgt durch den Kreis 12. Nach einer Übergangszeit steigt die
Menge der Feinfraktion B, so daß der Anteil'F' von 0,2 auf 0,3 erhöht werden kann
(Regelkreis 14 in Fig.1;
vgl. Fig.4). Parallel hierzu muß der Anteil
Gr von 0,4 auf 0,3 reduziert werden (Regelkreis 13).
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Die gesamten relativen Mengenströme nach der Änderung sind in Fig.1
mit spitzen Klammern angegeben.
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Als Folge dieser Maßnahmen können sich die Feinheiten f und c der
Feinfraktion B bzw. der Grobfraktion C verändern, da die Erhöhung der dem Luftstromsichter
8 aufgegebenen Gutmenge A die Sichtbedingungen beeinflußt. Nach einer Laufzeit von
etwa 1 Stunde sind deshalb diese'Feiheiten zu messen und ggf. durch Verstellen der
Leitschaufeln des Luftstromsichters 8 zu korrigieren.
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Die Verfahrensweise wurde am Beispiel einer Rollenmühle erläutert.
Sie ist in nahezu gleicher Weise auch mit einer Kugelmühle zu verwirklichen; hier
erfolgt die Anpassung der Mahlleistung durch Verändern der Mühlendrehzahl. Auch
in diesem Falle wird jedoch der Energieverbrauch für das Aufmahlen der Kohle auf
ein Minimum gebracht.
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Die in Fig.1 dargestellten Kreise 11 bis 5 sollen das Funktionsprinip
veranschaulichen. Es müssen nicht unbedingt wirklich Regler installiert werden.
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So kann beispielsweise der Kreis 5 durch Feinheitsbestimmung im Labor
und Einstellung des Sichters von Hand verwirklicht werden.
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Schließlich sei darauf hingewiesen, daß .das erfindungsgemäße Verfahren
selbstverst.ändlich auch für Wärmebehandlungsanlagen eingesetzt werden kann, in
denen - abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel - der Vorcalzinierzone
nicht Qder nicht ausschließlich Ofenabgase, sondern auch.oder ausschließlich Abluft
der Kühlzone zugeführt werden.