DE3039012C2

DE3039012C2 - Verfahren zum Trocknen von organischen Feststoffen,z.B. Braunkohle

Info

Publication number: DE3039012C2
Application number: DE19803039012
Authority: DE
Inventors: Alois Dipl.-Ing. Leoben-Seegraben Janusch; Franz Wolfgang Dipl.-Ing. Graz Mayer
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1979-10-15
Filing date: 1980-10-15
Publication date: 1982-08-05
Also published as: PL131377B1; AU526002B2; PL227285A1; DE3039012A1; AU6329780A; GB2065164A; GR70664B; GB2065164B; CA1142755A; IN152168B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von organischen Feststoffen, z. B. Braunkohle, unter Verwendung von Wasserdampf in einem Autoklaven bei überatmosphärischem Druck mit einer Vorstufe zum Erwärmen des Gutes. Insbesondere bei Trocknung von Braunkohle ist es bekannt, daß die teilweise erhebliche Feuchtigkeit der Braunkohle zu einem große Teil aus kapillar, aber auch chemisch gebundenen Wasser besteht, welches bei Trocknung mittels unmittelbarer Erwärmung der Kohle nur unter großem Energieaufwand entfernt werden kann. Es ist bereits bekannt, daß dieses Wasser durch Wasserdampf oder auch durch heißes Wasser ausgetrieben werden kann. Es sind auch bereits Verfahren bekannt, welche ein semikontinuierliches Trocknen ermöglichen. Derartige bekannte Verfahren haben die aufgewendete Energie zwar zumeist wesentlich besser genützt als das ursprüngliche Fleißner-Verfahren, jedoch wurde das Entwässerungsproblem bei den bekannten Verfahren nur in ungenügender Weise gelöst

Aus der AT-PS 2 44 292 ist bereits ein Verfahren zum Trocknen von kolloidalen Stoffen insbesondere Braunkohle bekanntgeworden, bei welchem die zu trocknenden Stoffe in den Autoklaven vorgeschalteten Vorrichtungen im Gegenstrom zu dem im Prozeß anfallenden Heißwasser geläutert und vorgewärmt werden. Durch diese sanfte Vorwärmung sollte Rißbildung und Kornzerfall vermieden werden.

Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem in besonders wirtschaftlicher Weise bei geringem Energiebedarf eine offiziente Trocknung bzw. weitere Inkohlung durch den Abbau von Karboxylgruppen ermöglicht wird und welches gleichzeitig auch eine möglichst geringe Abwasserbelastung ergibt Weiters sollte durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Produkt erzielt werden, welches ein hohe Beständigkeit gegen neuerliche Aufnahme von Wasser aufweist und auch gegebenenfalls in besonders einfacher Weise brikettieren oder veredeln läßt Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die organischen Feststoffe mit einer maximalen Korngröße von etwa 50 mm kontinuierlich in der als erste Trocknungsstufe dienenden unter überatmosphärischem Druck stehenden Erwärmungsstufe gleichzeitig mit Wasser aufgeschlämmt bzw. suspendiert werden, daß die Aufschlämmung bzw. Suspension hierauf in der zweiten Trocknungsstufe durch wenigstens einen Autoklaven geführt und in einer weiteren Trocknungsstufe zentrifugiert wird, wobei in der zweiten und dritten Trocknungsstufe die organischen Feststoffe durch Zuführung von Dampf aufgewärmt und die in der letzten Stufe abgetrennten

Feststoffe aus dieser kontinuierlich ausgebracht, entspannt und belüftet werden. Dadurch, daß die Korngröße mit etwa 50 mm limitiert wird, lößt sich eine raschere Durchwärmung der Teilchen und damit eine geringere VerweiJzeit sowie ein geringerer Energiebedarf realisieren. Dadurch, daß bereits die Aufbereitung der Aufschlämmung unter überatmosphärischem Betriebsdruck und unter Erhöhung der Temperatur vorgenommen wird, ist bereits diese erste Verfahrensstufe als erste Trocknungsstufe wirksam, ohne daß eine zu schroffe Aufwärmung erfolgt Dadurch, daß in wenigstens einer weiteren Trocknungsstufe die Aufschlämmung in Dampfatmosphäre zentrifugiert wird, kann die Trocknungsleistung bei gleichzeitiger Verringerung des Energiebedarfes wesentlich gesteigert werden, da die Feststoffteilchen bei den hohen Temperaturen in der Dampfatmosphäre plastisch werden, was ein günstiges Schrumpfungsverhalten zur Folge hat Gleichzeitig wird durch die Zentrifugalwirkung die Wasserabführung aus dem Kohleninneren beschleunigt Die Unterteilung des Verfahrens in mehrere Stufen erlaubt einen reibungslosen kontinuierlichen Verfahrensablauf und die aus der Zentrifuge ausgebrachten Feststoffteilchen haben aufgrund ihrer hohen Schrumpfung bei der nachfolgenden Entspan- 2s nung bzw. Ausschleusung unter Nachtrocknung durch Belüftung einen wesentlich geringeren Wassergehalt als Kohlen, die nach bekannten Verfahren getrocknet wurden. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren getrocknete Kohle ist durch den Abbau von Karboxylgruppen hydrophob und nimmt kaum mehr Wasser auf. Das Zentrifugieren in der Dampfatmosphäre führt neben dem genannten Vorteil in bezug auf das Schrumpfungsverhalten gleichzeitig zu einer Strukturumwandlung der Teilchen, wobei das in den Teilchen enthaltene Bitumen an die Oberfläche der Teilchen gelangt Aus dieser Tatsache resultiert eine bessere Brikettierbarkeit, wobei gegebenenfalls ohne Zusatz weiterer Bindemittel brikettiert werden kann.

In besonders vorteilhafter Weise wird die Suspension durch Einpressen von Dampf in der ersten Trocknungsstufe aufgewärmt und unter überatmosphärischen Druck gesetzt.

In vorteilhafter Weise wird die Aufschlämmung bzw. Suspension vor dem Zentrifugieren in der zweiten Trocknungsstufe über Siebe, insbesondere Spaltsiebe, geführt Auf diese Weise läßt sich der Anteil des von einer Stufe in die nächste Stufe mitgeschleppten Prozeßwassers wesentlich verringern und es werden optimale Bedingungen für den Angriff der Dampfatmo-Sphäre geschaffen. Hierbei wird der Kohle-Dampf-Kontakt verbessert und somit die Wärmeübertragung beschleunigt Gleichzeitig wird der Energiebedarf verringert, da das überschüssige Prozeßwasser in einfacher Weise, beispielsweise über Schleusen ausgebracht werden kann und in den folgenden Trocknungsstufen nicht miterwärmt werden muß.

Zur Durchführung des Trocknungsverfahrens ist es besonders vorteilhaft, das in den einzelnen Trocknungsstufen anfallende CO₂ abzuführen. Das gebildete CO₂, _Μ welches durch Inkohlung laufend entsteht, bildet an den tiefsten Stellen der Autoklaven bzw. Zentrifugen entsprechende Anreicherungen und stellt eine Wärmeisolation dar, welche den Angriff der Dampfatmosphäre weitgehend verhindert Durch das Abführen des CO2 muß dieser negative Effekt eliminiert werden. Das Abführen des CO2 erfolgt in bevorzugter Weise in der ersten Trocknungsstufe, in welcher die Aufschlämmung hergestellt wird an einer Stelle knapp über dem Flüssigkeitsspiegel der Suspension.

Für eine günstige Energiebilanz ist es von Vorteil, auch den Wärmeinhalt des Prozeßwassers in mehrfacher Hinsicht auszunutzen. In vorteilhafter Weise wird hierbei das Prozeßwasser einem Sedimentationsbehülter insbesondere einem Aufstromklassierer zugeführt, und der an Feststoffen angereicherte Anteil des Prozeßwassers einer Trocknungsstufe rückgeführt Durch diese Rückführung des an Feststoffen angereicherten Teiles des Prozeowassers wird gleichzeitig eine Erwärmung der Aufschlämmung erzielt und es wird vorzugsweise der ersten Trocknungsstufe, in welcher die organischen Feststoffe aufgeschlämmt werden, Prozeßwasser, vorzugsweise an Feststoffen angereichertes Prozeßwasser, in einer Menge zugeführt, welche für die Herstellung und die Erwärmung der Aufschlämmung auf eine den technologischen Bedingungen entsprechenden Temperatur von mindestens 100" C ausreicht Die Temperatur kann im Bereich von 100 bis 160° C gewählt werden. Da der an Feststoffen angereicherte Teil des Prozeßwassers in der Regel nicht ausreicht um die nötige Wassermenge für die Suspension zu liefern, wird auch ein Teil des an Feststoffen verarmten Prozeßwassers rückgeführt Der an Feststoffen verarmte Teil des Prozeßwassers wird vorzugsweise einem Oxydator zugeführt, in welchem die organischen Anteile durch Zufuhr von Luft oder Sauerstoff oxidiert werden. Da für die Erwärmung der Suspension der Wärmeinhalt des an Feststoffen angereicherten Teiles des Prozeßwassers genügt, kann das aus dem Oxydator austretende Prozeßwasser entspannt und der Wärmeinhalt desselben in Wärmeaustauschern ausgenützt, beispielsweise zur Erwärmung des Kesselspeisewassers und/oder Luft, verwendet werden. Da bei der Entwässerung laufend zusätzliches gebundenes Wasser aus der Kohle freigesetzt wird, braucht nur ein Teil des an Feststoffen verarmten, aus dem Oxydator austretenden Prozeßwassers, der ersten Trocknungsstufe zur Regelung der Prozeßbedingungen zugeführt zu werden.

In vorteilhafter Weise wird das Verfahren so durchgeführt daß in den der ersten Trocknungsstufe nachgeschalteten Trocknungsstufen bei Temperaturen von mindestens 16O⁰C gearbeitet wird. Beispielsweise kann bei Temperaturen von 200 bis 260° C, insbesondere 245° C, gearbeitet werden. In den unter Dampfdruck arbeitenden Trocknungsstufen wird hierbei in vorteilhafter Weise mit Dampfdrucken von mindestens 8 bar gearbeitet, wobei gleiche Druck-, jedoch unterschiedliche Temperaturverhältnisse, vorhanden sein können. Der Druck kann beispielsweise ohne weiteres bis 40 bar betragen.

Da erfindungsgemäß die Erhitzung von Kohle weitgehend in Dampfatmosphäre erfolgt, ist die für die Wärmeübertragung in kondensierender Dampfatmosphäre erforderliche Medienmenge wesentlich geringer als dies bei einer Wärmeübertragung von Heißwasser zu Kohle der Fall ist

Zur Erzielung einer weiteren Verringerung des Wärmeverbrauchs dieses Verfahrens und einer besonders ökonomischen Prozeßführung wird vorzugsweise so vorgegangen, daß das zur Herstellung der Suspension verwendete Wasser vor oder nach dem Eintritt in die zweite Trocknungsstufe großteils abgetrennt und unter Umgehung gegebenenfalls vorgesehener weiterer Trocknungsstufen aus den unter Betriebsdruck stehenden Stufen ausgebracht und der ersten Trocknungsstufe, in welcher die Suspension hergestellt wird, zumindest

teilweise rückgeführt wird.

Vorzugsweise werden 75 bis 90% des zur Herstellung der Suspension verwendeten Wassers unmittelbar nach dem Eintritt in die zweite Trocknungsstufe abgetrennt.

Dadurch, daß die Abtrennung des Prozeßwassers bereits vorher in einer Entwässerungsstufe oder nach dem Eintritt in die zweite Trocknungsstufe erfolgt, wird das durch die Wärmeabgabe an die organischen Feststoffe anläßlich der Herstellung der Suspension bereits angekühlte Suspensionswasser nicht mit dem Heißdampfkondensat und dem heißen, aus der Kohle ausgetretenen Wasser vermischt und es wird somit ein großer Teil dieses Ballastwassers nicht überflüssigerweise erwärmt Gleichzeitig kann das am Ende des Prozesses im Abwassersammelbehälter aufgefangene Wasser auf einem Temperaturniveau rückgewonnen werden, welches für die Vorwärmung der organsichen Feststoffe bei der Herstellung der Suspension ausreicht Zusätzlich kann bei der Herstellung der Suspension noch Dampf eingepreßt werden um die Vorwärmung vor dem Einbringen in die erste nachgeschaltete Trocknungsstufe zu verbessern. Der Dampfverbrauch wird jedoch durch die hohen Temperaturen des der Suspension rückzuführenden Anteiles wesentlich verringert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von weiteren erfindungswesentlichen Details zeigenden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Anlage näher erläutert

In dieser zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Anlage,

Fig.2 eine abgewandelte Ausbildung einer der Anlage gemäß F i g. 1 entsprechenden Anlage,

F i g. 3 eine weitere abgewandelte Ausbildung einer Anlage zum kontinuierlichen Trocknen von wasserreicher, feinkörniger Braunkohle und

F i g. 4 eine abgewandelte Ausbildung der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Bunker bezeichnet welcher für die Aufnahme feinkörniger Braunkohle einer Körnung von 0,001 bis 20 mm bestimmt ist Mit 2 ist eine als Stempelpresse ausgebildete Einspeisevorrichtung bezeichnet über weiche die Kohlekörner bzw. der Kohlestaub in einen Mischbehälter 3 eingestoßen wird. In diesem Mischbehälter 3 wird eine Kohle-Heißwassersuspension hergestellt welche über eine Pumpe 4 einem Autoklaven 5 zugeführt wird. Der Mischbehälter 3 stellt hierbei eine erste Trocknungsstufe dar und weist ein Rührwerk 6 auf. In den Mischbehälter 3 mündet eine Leitung 7, über weiche abgekühltes und gereinigtes Prozeßwasser durch eine Pumpe 8 zugestoßen werden kann. Weiters mündet eine Leitung 9 in den Mischbehälter 3, über welche heißes kohlehaltiges Prozeßwasser zugestoßen wird. Die Einspeisetemperatur der Kohle beträgt etwa 0 bis 40⁰C und die Temperatur der Aufschlämmung wird durch den Zustoß von heißem und kaltem Wasser auf etwa 100 bis 160°C eingestellt, wobei sich eine Sattdampfatmosphäre ausbildet Das sich über dem Flüssigkeitsspiegel sammelnde CCb wird über eine Schleuse 10 abgeführt

Die Kohle-Heißwassersuspension wird durch die beispielsweise als Zentrifugalpumpe oder Schneckenpumpe ausgebildete Pumpe 4 in die vom Autoklaven 5 gebildete zweite Trocknungsstufe gefördert. Dieser Autoklav 5 weist Spaltsiebe 11 auf, durch welche überschüssiges Wasser abgetrennt und über Leitungen 12 abgeführt wird. Das auf diese Weise aus dem Autoklaven über die Leitungen 12 abgeführte Wasser braucht in der Folge nicht erwärmt zu werden und es ergeben sich optimale Bedingungen für den Angriff von Heißdampf, welcher über eine Leitung 13 und Düsen 14 in den Autoklaven eingespeist wird. Die im Autoklaven herabströmenden Kohlepartikel kommen mit diesem Dampf in Kontakt und die Temperatur wird im

ίο Autoklaven auf 200 bis 245°C angehoben. Die Übertragung der Wärme erfolgt in der kondensierenden Dampfatmosphäre innerhalb des Atuoklaven 5 wesentlich rascher, als dies bei der Verwendung von Heißwasser die Folge wäre. Es kann sowohl Sattdampf,

is als auch überhitzter Dampf eingesetzt werden und es wird in vorteilhafter Weise mit Sattdampfdrücken von 6 bis 40 bar gearbeitet. Die Temperatur bzw. der Druck des Dampfes hängt weitgehend vom Feuchtigkeitsgehalt, von der Struktur, von der Zusammensetzung und vom Endwassergehalt der Trockenkohle ab und ist auch von den Festigkeitswerten der Kohle und dem angestrebten Verwendungszweck mitbestimmt Die Einspeisung des Dampfes kann in Form der dargestellten Düsen 14 erfolgen. Es kann aber auch eine einer Wirbelschicht entsprechende Einspeisung des Dampfes vorgenommen werden. Die erhitzte bzw. weitgehend getrockente Kohle fällt in den Autoklavenboden 15 und wird über eine Transportschnecke 16 in eine dritte Trocknungsstufe überführt, welche als Zentrifuge 17 ausgebildet ist In dieser dritten Trocknungsstufe wird die erforderliche Trocknungsendtemperatur aufrecht erhalten, wobei die Wasserabscheidung durch die Zentrifugalkraft erfolgt wodurch wiederum ein optimaler Wärmeübergang des Dampfes auf die Kohle gewährleistet ist Dampf wird der Zentrifuge über eine Leitung 18 zugeführt und das Prozeßwasser wird über eine Leitung 19 in einen Abwassersammelbehälter 20 abgeführt Neben der beschleunigten Wasserabführung aus dem Kohleinneren begünstigt die Zentrifugalkraft das Schrumpfungsverhalten der Kohleteilchen und verringert damit die Gefahr einer neuerlichen Aufnahme der ausgetriebenen Feuchtigkeit durch die Kohleteilchen. Die Kohleteilchen werden bei den angewendeten Trocknungstemperaturen plastisch und es erfolgt neben einer günstigen Schrumpfung auch eine Homogenisierung der Korngröße der Kohleteilchen.

Die Einspeisung des Dampfes über die Leitung 18 in die Zentrifuge 17 erfolgt zweckmäßigerweise in der Nähe des Kohleaustrages 21 der Zentrifuge über

so welchen die getrocknete Kohle über eine Schleuse 22 in einen oben offenen Ausdampfbehälter 23 ausgebracht wird. Auf diese Weise wird die Dampftemperatur üpürriä! äüSgcnütZt.

Das aus dem Autoklaven abgezogene Prozeßwasser,

welches neben dem Wasser der Aufschlämmung

Dampf kondensat und aus der Kohle ausgetriebenes Wasser beinhaltet, wird über einen Wasserabscheider

24 geführt, wobei der mit suspendierter Feinstkohle angereicherte Teil des Prozeßwassers in die Zentrifuge eingespeist wird. Das Prozeßwasser gelangt über eine

Leitung 19 in den als Klärbehälter ausgebildeten Abwassersammelbehälter 20, in welchem das Abwasser

einer Auf Stromklassierung unterzogen wird. Ein Tefl des anfallenden Abwassers wird nach einer entsprechenden

Verweilzeh und Klärung über eine Leitung 25 in einen Oxydationsbehälter 26 eingespeist, in welchem durch Einblasen von Sauerstoff oder Luft eine Oxydation der

organischen Substanzen, insbesondere der Huminsäu-

ren, erfolgt. Luft bzw. Sauerstoff kann über eine Leitung 27 dem Oxydationsbehälter 26 zugeführt werden. Der an Feststoffen reichere Teil des Prozeßwassers wird aus dem Abwassersammelbehälter 20 über eine Leitung 28 einer Dosiervorrichtung 29 zugeführt, über welche das heiße kohle- und kohlenstaubhaltige Prozeßwasser über die Leitung 9 der ersten Trocknungsstufe, nämlich dem Mischbehälter 3, rückgeführt wird.

Die über die Druckschleuse 22, welche als Doppelschleuse, Stempelpresse oder als Extruder ausgeführt sein kann, dem Ausdampfbehälter 23 zugeführte Kohle wird über eine Fördervorrichtung 30 einem Wirbelschichttrockner 31 zugeführt, in welchen heiße Luft über eine Leitung 32 eingeblasen wird. Die getrocknete Kohle wird bei 33 ausgebracht und kann in einen Trockenfeinkohlenbunker überführt werden. Die durch den Wirbelschichttrockner hochgeförderten feinsten Kohlepartikelchen werden über ein Zyklon 34 abgeschieden, aus welchem die Feststoffe über die Förderschnecke 35 in die Austragleitung 33 übergeführt werden. Eine nochmalige Abscheidung feinster Kohlepartikelchen erfolgt bei dem dem Zyklon nachgeschalteten Staubfilter 36, aus welchem die feinsten Kohleteilchen über eine Förderschnecke 37 in die Austragleitung 33 ausgebracht werden.

Das im Oxydationsbehälter gereinigte Prozeßwasser wird zum einen über ein Druckreduzierventil 38 und eine Leitung 39 einem Wärmeaustauscher 40 zugeführt, mit welchem Kaltluft erwärmt und die entstehende Heißluft über die Leitung 32 dem Wirbelschichttrockner 31 zugeführt wird. Das Kondensat des Wärmeaustauschers wird über eine Pumpe 41 in die Abwasserleitung 42 rückgeführt, in welche der andere Teil des aus dem Oxydationsbehälter austretenden, unter Druck stehenden Prozeßwassers eingespeist wird. Auch in die Abwasserleitung 42 ist ein Druckreduzierventil 43 eingeschaltet Das hierbei entstehende Gas-Dampf-Gemisch wird einem Wärmeaustauscher 44 zugeführt, über welchen Kesselspeisewasser für die Dampferzeugung 45 erwärmt wird. Ein Teil des Prozeßwassers, welches nach dem Wärmeaustauscher 44 weitgehend abgekühlt ist, wird über die Pumpe 8 und die Leitung 7 wieder dem unter Druck stehenden Mischbehälter 3 zugeführt. Der überschüssige Teil des Prozeßwassers geht über eine Leitung 46 zum Schlammteich.

An der tiefsten Stelle des Autoklaven 5 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ist wiederum eine Schleuse 47 für den Abzug von CO₂ vorgesehen.

Bei der Ausbildung nach F i g. 2 wurden für identische Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 verwendet Abweichend von der Ausbildung nach F i g. 1 wird hier als dem Mischbehälter 3 nachgeschaltete zweite Trocknungsstufe eine Trockentrommel 48 verwendet, an welche die Dampfleitung 13 angeschlossen ist Die Trockentrommel 48 weist ein im wesentlichen zylindrisches, stationäres Sieb 49 auf und die durch die Pumpe 4 über die Leitung 50 eingestoßene Kohlesuspension wird durch eine Förderschnecke 51, welche von einem Motor 52 angetrieben ist, in Achsrichtung der Trommel gefördert Die Siebtrommel kann als Spaltsiebtrommel ausgebildet sein und das Prozeßwasser wird sektorenweise fiber Leitungen 53 abgezogen. Das Prozeß wasser wird einem Sammelbehälter 54 zugeführt, in welchem es einer Nachklärung unterzogen wird und aus welchem über eine Schleuse 55 CO₂ abgezogen wird. An der tiefsten Stelle werden abgesetzte Feststoffe durch eine Fördereinrichtung 56 erfaßt and in einen Aufgabetrichter 57 eingebracht, in welchen auch der Kohleaustrag 58 der Trockentrommel mündet und an welchen wiederum eine Schleuse 59 für die Abführung von CO2 anschließt Aus dem Aufgabetrichter 57 wird wiederum über die in F i g. 1 bereits beschriebene Fördereinrichtung 16 die Kohle in die Zentrifuge eingebracht Das Prozeßwasser aus dem Sammelbehälter 54 wird über eine Leitung 60 unmittelbar in die Leitung 19 zum Abwassersammelbehälter 20 eingespeist, da ja die Feststoffe aus diesem Abwasser bereits weitgehend durch die Fördereinrichtung 56 erfaßt wurden und der Zentrifuge zugeführt wurden. In allen übrigen Teilen entspricht diese Anlage der Anlage gemäß F i g. 1.

Bei der Ausbildung nach Fig.3 ist die zweite, dem Mischbehälter 3 nachgeschaltete Trocknungsstufe als Zentrifuge 61 ausgebildet Die heiße Suspension wird aus dem Mischbehälter 3 über die Pumpe 4 einem Spaltsieb 62 zugeführt, wobei die an Feststoffen reiche Phase über eine Fördereinrichtung 63 in die Zentrifuge eingebracht wird. Die Satt- bzw. Heißdampfleitung 13 mündet nahe dem Kohleaustrag 64 der Zentrifuge, so daß die Wärmeausnutzung optimiert wird. Das aus der Zentrifuge 61 austretende Prozeßwasser wird über eine Leitung 65 wiederum der zum Abwassersammelbehälter 20 führenden Leitung 19 zugeführt, wobei in diese Leitung 65 eine Schleuse 66 für das Abführen von CO₂ eingeschaltet ist Auch aus der von der Zentrifuge 17 gebildeten dritten Trocknungsstufe wird hier über eine Schleuse 67 CO₂ abgezogen. Die Prozeßwasserphase des Spaltsiebes 62 wird über eine Leitung 68 nahe dem Prozeßwasseraustrittsende der Zentrifuge zugeführt, um die von dieser Leitung 68 noch mitgeführten feinkörnigen Kohleteilchen durch die Zentrifuge 61 erfassen zu können.

In den übrigen Teilen entspricht auch die Anlage nach F i g. 3 den Anlagen nach F i g. 1 und Z

In F i g. 4 wurden die Bezugszeichen der F i g. 1 bis 3 für gleiche Teile beibehalten. Mit 1 ist der Bunker bezeichnet, welcher für die Aufnahme feinkörniger Braunkohle, Steinkohle, vorzugsweise mit einer Körnung von 0 bis 20 mm bestimmt ist Mit 2 ist die als Stempelpresse ausgebildete Einspeisevorrichtung bezeichnet, über weiche die Kohlekörner bzw. der Kohlestaub in den Mischbehälter 3 eingestoßen wird. In diesem Mischbehälter 3 wird eine Kohle-Heißwassersuspension hergestellt, welche über die Pumpe 4 dem Autoklaven 5 zugeführt wird. Der Mischbehälter 3 stellt hierbei die erste Trocknungsstufe dar und weist das Rührwerk 6 auf. In den Mischbehälter 3 mündet die Leitung 7, über weiche abgekühltes und gereinigtes Prozeßwasser durch Pumpe 8 zugefördert werden kann. Weiters mündet die Leitung 9 in den Mischbehälter 3, über welche heißes kohle-schlanunhaltiges ProzeBwasser zugestoßen wird. Die Einspeisetemperatur der Kohle betragt etwa 0 bis 40⁰C und die Temperatur der Aufschlämmung wird durch die Zufuhr von heißem und kaltem Wasser auf etwa 100 bis 160°C eingestellt wobei sch eine Sattdampfatmosphäre aasbildet. Das sich über dem Flüssigkeitsspiegel sammelnde CO2 wird über die Schleuse 10 abgeführt

Die Kohle-Heißwassersuspension wird durch die beispielsweise als Zentrifugalpumpe oder Schneckenpumpe ausgebildete Pompe 4 in die vom Autoklaven 5 gebildete zweite Trocknungsstufe gefördert Dieser Autoklave 5 weist wie bei der Ausbildung nach Fi g. 1 Spaltsiebe 11 auf, durch weiche überschüssiges Wasser abgetrennt und fiber Lehmigen 12 abgeführt wird. Das arfdiese Weise aus dem Autoklaven über die Leitungen

12 abgeführte Wasser braucht in der Folge nicht erwärmt zu werden und es ergeben sich optimale Bedingungen für den Angriff von Dampf, welcher über die Leitung 13 und Düsen 14 in den Autoklaven eingespeist wird. Die im Autoklaven herabströmenden Kohlepartikel kommen mit diesem Dampf in Kontakt und die Temperatur wird im Autoklaven auf 200 bis 245° C angehoben. Die Übertragung der Wärme erfolgt in der kondensierenden Dampfatmosphäre innerhalb des Autoklaven 5 wesentlich rascher, als dies bei der Verwendung von Heißwasser die Folge wäre. Es kann sowohl Sattdampf als auch überhitzter Dampf eingesetzt werden und es wird in vorteilhafter Weise mit Sattdampfdrücken von 6 bis 40 bar gearbeitet Die Temperatur bzw. der Druck des Dampfes hängt weitgehend vom Feuchtigkeitsgehalt, von der Struktur, von der Zusammensetzung und vom Endwassergehalt der Trockenkohle ab und ist auch von den Festigkeitswerten der Kohle und dem angestrebten Verwendungszweck mitbestimmt Die Einspeisung des Dampfes kann in Form der dargestellten Düsen 14 erfolgen. Die erhitzte bzw. weitgehend getrocknete Kohle fällt in den Autoklavenboden 15 und wird über die Transportschnecke 16 in eine dritte Trocknungsstufe überführt, welche wieder als Zentrifuge 17 ausgebildet ist In dieser dritten Trocknungsstufe wird die erforderliche Trocknungsendtemperatur eingestellt, wobei die Wasserabscheidung durch die Zentrifugalkraft erfolgt, wodurch wiederum ein optimaler Wärmeübergang des Dampfes auf die Kohle gewährleistet ist Dampf wird der Zentrifuge über eine Leitung 18 zugeführt und das Prozeßwasser wird über eine Leitung 19 in einen Abwassersammelbehälter 20 abgeführt Neben der beschleunigten Wasserabführung aus dem Kohleninneren begünstigt die Zentrifugalkraft das Schrumpfungsverhalten der Kohleteilchen und verringert damit die Gefahr einer neuerlichen Aufnahme der ausgetriebenen Feuchtigkeit durch die Kohleteilchen. Die Kohleteilchen werden bei den angewendeten Trocknungstemperaturen plastisch und es erfolgt bedingt durch die Schrumpfung unter der Fliehkrafteinwirkung ein Auspressen des Kohlewassers sowie eine Homogenisierung der Korngröße der Kohleteilchen.

Die Einspeisung des Dampfes über die Leitung 18 in die Zentrifuge 17 erfolgt zweckmäßigerweise in der Nähe des Kohleaustrages 21 der Zentrifuge, über welchen die abgetrocknete Kohle über eine Schleuse 22 in einen oben offenen Ausdampfbehälter 23 ausgebracht wird. Auf diese Weise wird die Dampftemperatur optimal ausgenutzt

Während jedoch bei einer Ausbildung nach F i g. 1 das aus dem Autoklaven abgezogene Prozeßwasser, welches neben dem Wasser der Aufschlämmung Dampfkondensat und ans der Kohle ausgetriebenes Wasser beinhaltet, ausschließlich über einen Wasserabscheider 24 geführt wird, wobei der mit suspendierter Feinstkohle angereicherte TeS des Prozeßwassers in die Zentrifuge eingespeist wird, ist gemäß Fig.4 nunmehr an die beiden dem Aufgabeende 69 benachbarten Spaltsiebe eine Leitung 70 angeschlossen fiber welche 75 bis 90% des für die Herstellung der Suspension verwendeten Wassers abgezweigt werden and welches nicht in eine weitere Trocknungsstufe rückgeführt wird, sondern im Bypass zn »mächen Trocnnsstn geführt wnd. Diese Leitung 70 führt zu einem als Aufstromklassierer ausgebildeten Sedmentationsbehälter 71 in welchem eine Trennung in eine an Feststoffen angereicherte und eine an Fesn verarmte Phase, erfolgt Die an Feststoffen angereicherte Phase wird über eine Fördereinrichtung 72 dem Autoklavenboden 15 des Autoklaven 5 rückgeführt, während die an Feststoffen verarmte Phase über eine Leitung 73 unter Umgehung aller Trocknungsstufen ausgebracht wird. Das aus den nachgeschalteten Trocknungsstufen austretende Prozeßwasser gelangt über die Leitung 19 in den als Klärbehälter ausgebildeten Abwassersammelbehälter 20, in welchem das Abwasser einer Aufstromklassie- rung unterzogen wird. Ein Teil des anfallenden Abwassers wird, falls ein Überschuß vorhanden ist, nach einer entsprechenden Verweilzeit und Klärung über die Leitung 25 in den Oxydationsbehälter 26 eingespeist, in welchem durch Einblasen von Sauerstoff oder Luft eine

is Oxydation der organischen Substanzen in analoger Weise wie in F i g. 1 erfolgt Luft bzw. Sauerstoff kann über die Leitung 27 dem Oxydationsbehälter 26 zugeführt werden. Der an Feststoffen reichere Teil des Prozeßwassers wird aus dem Abwassersammelbehälter 20 über die Leitung 28 einer Dosiervorrichtung 29 zugeführt, über welche das heiße feinstkohlenhaltige Prozeßwasser über die Leitung 9 der ersten Trocknungsstufe, nämlich dem Mischbehälter 3, am unteren Ende desselben, rückgeführt wird.

Die über die Druckschleuse 22, welche als Doppelschleuse, Stempelpresse oder als Extruder ausgebildet sein kann, dem Ausdainpfbehälter 23 zugeführte Kohle wird über die Fördervorrichtung 30 einem Wirbelschichttrockner 31 zugeführt in welchen heiße Luft über die Leitung 32 eingeblasen wird. Die getrocknete Kohle wird bei 33 ausgebracht und kann in einen Trockenfeinkohlenbunker überführt werden. Die durch den Wirbelschichttrockner hochgeförderten feinsten Kohlepartikelchen werden über den Zyklon 34 abgeschieden, aus welchem die Feststoffe über die Förderschnecke 35 in die Austragleitung 33 übergeführt werden. Eine nochmalige Abscheidung feinster Kohlepartikelchen erfolgt bei dem dem Zyklon nachgeschalteten Staubfilter 36, aus welchem die feinsten Kohleteilchen über eine Förderschnecke 37 in die Austragleitung 38 ausgebracht werden, wie dies auch in F i g. 1 dargestellt ist

Das im Oxydationsbehälter gereinigte Prozeßwasser wird zum einen über ein Druckreduzierventil 38 und eine Leitung 39 einem Wärmeaustauscher 40 zugeführt, mit welchem Kaltluft erwärmt und die entstehende Heißluft über die Leitung 32 dem Wirbelschichttrocknen 31 zugeführt wird. Das bei der Oxydation gebildete CO2 wird über die Leitung 74 abgeführt Auch in die Abwasserleitung 42 ist ein Druckreduzierventil 43 eingeschaltet Das hierbei entstehende Gas-Dampf-Gemisch wird dem Wärmeaustauscher 44 zugeführt, über weichen Kesselspeisewasser für die Dampferzeugung 45 erwärmt wird. Ein Teil des Prozeßwassers, welches nach dem Wärmeaustauscher 44 weitgehend abgekühlt ist, wird über die Pumpe 8 und die Leitung 7 wieder dem unter Druck stehenden Mischbehälter 3 zugeführt Der überschüssige Teil des Prozeßwassers geht über die

Lehmig 46 zum Schlammteich. An der tiefsten Stelle des Autoklaven 5 oberhalb des

Flüssigkeitsspiegels ist wiederum die Schleuse 47 für den Abzug von CO₂ vorgesehen.

Die aus dem Sedimentationsbehälter 71 abgezogene und an Feststoffen verarmte Phase wird über die Leitnng 73 entweder dem Sedimentationsbehälter 20

es zugeführt, wobei sich allerdings der Nachteil ergibt, daB das Prozeßwasser, welches für die Aufwärmung der Suspension im Mischbehälter 3 herngezogen werden soll, abgekühlt wird. Es ist daher in diese Leitung 73 ein

Absperrhahn 75 eingeschaltet, mit welchem die Leitung zum Sedimentationsbehälter 20 abgeschlossen werden kann. Nach öffnen eines Absperrhahnes 76 kann die an Feststoffen verarmte Phase aus dem Sedimentationsbehälter 71 unmittelbar in den Oxydator eingeführt werden.

Die Spaltsiebe 11, welche im Autoklaven 5 in Kaskade hintereinander geschaltet sind, können für den einfachen Anschluß der Leitung 70 so angeordnet sein, daß jeweils auf eine hohlpyramidenförmige Siebpartei ein Sammelkasten 77 aus durchgehenden Wänden folgt, wobei der Sammelkasten entweder in seinem zentralen Bereich oder in einem Bereich nahe dem Umfang des Autoklaven 5 Durchbrechungen für den Durchtritt der

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Feststoffe aufweist, je nachdem ob die Spaltsiebe in dem jeweiligen Bereich nach innen oder nach außen geneigte Wände aufweisen.

Von der Dampferzeugung 45 geht noch eine weitere Leitung 78 aus, über welche im Bedarfsfall Dampf in den Mischbehälter 3 eingepreßt werden kann, um eine weitere Vorerwärmung der Suspension vorzunehmen. Eine derartige zusätzliche Vorerwärmung ist jedoch nur dann erforderlich, wenn die Temperatur des dem Mischbehälter 3 aus dem Abwassersammelbehälter 20 zugeförderten Abwassers für eine optimale Vorwärmung der Suspension nicht ausreichL Das Verfahren ist im besonderen für die Trocknung von lignitischen organischen Feststoffen, wie Braunkohlen, geeignet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprache:

1. Verfahren zum Trocknen von organischen Feststoffen, z. B. Braunkohle, unter Verwendung von Wasserdampf in einem Autoklaven bei überatmosphärischem Druck mit einer Vorstufe zum Erwärmen des Gutes, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Feststoffe mit einer maximalen Korngröße von etwa 50 nun kontinuierlich in der als erste Trocknungsstufe dienenden unter überatmosphärischem Druck stehenden Erwärmstufe gleichzeitig mit Wasser aufgeschlämmt bzw. suspendiert werden, daß die Aufschlämmung bzw. Suspension hierauf in der zweiten Trocknungsstufe durch wenigstens einen Autoklaven geführt und in einer weiteren Trockenungsstufe zentrifugiert wird, wobei in der zweiten und dritten Trocknungsstufe die organischen Feststoffe durch Zuführung vois Dampf aufgewärmt und die in der letzten Stufe abgetrennten Feststoffe aus dieser kontinuierlich ausgebracht, entspannt und belüftet werdea

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension durch Einpressen von Dampf in der ersten Trocknungsstufe aufgewärmt und unter überatmosphärischen Druck gesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung bzw. Suspension vor dem Zentrifugieren in der zweiten Trocknungsstufe über Siebe, insbesondere Spaltsiebe, geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einzelnen Trocknungsstufen anfallendes CO2 abgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßwasser einem Sedimentationsbehälter, insbesondere einem Aufstromklassierer, zugeführt wird, und daß der an Feststoffen angereicherte Anteil des Prozeßwassers einer Trocknungsstufe rückgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Trocknungsstufe in welcher die organischen Feststoffe aufgeschlämmt bzw. suspendiert werden, Prozeßwasser, vorzugsweise an Feststoffen angereichertes Prozeßwasser, in einer Menge zugeführt wird, welche für die Erwärmung der Aufschlämmung bzw. Suspension auf eine Temperatur von mindestens 100⁰C ausreicht

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den nachgeschalte- so ten Trocknungsstufen bei Temperaturen von mindestens 160⁰C gearbeitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der an Feststoffen verarmte Teil des Prozeßwassers einem Oxydator zugeführt wird, in welchem die organischen Anteile durch Zufuhr von Luft oder Sauerstoff oxidiert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des an Feststoffen verarmten, aus dem Oxydator austretenden Prozeßwassers, der ersten Trocknungsstufe zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit Dampfdrücken von mindestens 8 bar gearbeitet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Herstellung der Suspension verwendete Wasser vor oder nach dem Eintritt in die zweite Trocknungsstufe großteils abgetrennt und unter Umgehung gegebenenfalls vorgesehener weiterer Trocknungsstufen aus den unter Oberdruck stehenden Stufen ausgebracht und der ersten Trocknungsstufe in welcher die Suspension hergestellt wird, zumindest teilweise rückgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß 80 bis 90% des zur Herstellung der Suspension verwendeten Wassers unmittelbar nach dem Eintritt in die zweite Trocknungsstufe abgetrennt werden.