DE3045762C2

DE3045762C2 - Verfahren zum Trocknen von organischen Feststoffen, wie insbesondere Braunkohlen

Info

Publication number: DE3045762C2
Application number: DE19803045762
Authority: DE
Inventors: Alois Dipl.-Ing. 8706 Leoben-Seegraben Janusch; Franz Wolfgang Dipl.-Ing. 8020 Graz Mayer
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1980-01-21
Filing date: 1980-12-04
Publication date: 1983-06-01
Also published as: YU12781A; YU41759B; CA1153200A; AT366090B; PL131417B1; ATA31180A; AU522318B2; DE3045762A1; PL229299A1; IN152919B; GB2067732A; GB2067732B; AU6605481A; DD157017A1; JPS56104996A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von organischen Feststoffen, insbesondere Braunkohlen, unter Verwendung von Wasserdampf. Insbesondere bei Trocknung von Braunkohle ist es bekannt, daß die teilweise erhebliche Feuchtigkeit der Braunkohle zu einem großen Teil aus kapillar, aber auch chemisch gebundenem 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. Bei allen diesen bekannten Verfahren erfolgt nach der Trocknung durch die Einwirkung von Sattdampf oder Heißwasser eine weitere Trocknung bzw. eine Endtrocknung der Feststoffe durch Belüftung. Die fertig getrockneten Feststoffe weisen hierbei immer noch einen, wenn auch geringen, Wassergehalt auf. Dies gilt auch für die gemäß der AT-PS 2 60 801 getrocknete Braunkohle, wobei die Braunkohle zunächst in Druckgefäßen unter Einwirkung von Sattdampf getrocknet und anschließend noch durch Zuführen von überhitztem Dampf in die Druckgefäße mit der Maßgabe getrocknet wird, daß trotz Ziiführens von überhitztem Dampf in die Druckgefäße aus den Druckgefäßen nur Sattdampf abgezogen werden darf, so daß, eben weil aus den Druckgefäßen nur Sattdampf abgezogen wird, der erzielte Trocknungsgrad der Braunkohle nicht weitgehend genug ist.

Mit der Erfindung wird nun bezweckt, ein kontinuierliches Verfahren zum Trocknen von Braunkohlen in solcher Weise auszubilden, daß ein höherer Trocknungsgrad der Braunkohle erzielt wird und die Wirtschaftlichkeit eines solchen kontinuierlichen Verfahrens verbessert wird. Dementsprechend bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Trocknen von organischen Feststoffen wie insbesondere Braunkohlen, bei welchem die vorgewärmten Feststoffe kontinuierlich durch wenigstens eine Sattdampftrocknungsstufe, in welcher sie unter überatmosphärischem Druck bei erhöhter Temperatur der Einwirkung des Sattdampfes ausgesetzt werden, hindurchgeführt werden, wobei das kondensierte und das aus den Feststoffen austretende

Abwasser zumindest teilweise abgeführt wird.

Pie Erfindung besteht hierbei im wesentlichen darin, daß die Feststoffe anschließend in einer Atmosphäre von überhitztem Dampf bei einer Dampfatmosphärentemperatur von mindestesn 200" C unter Zentrifugieren getrocknet werden, daß der Dampf aus der Dampfatmosphäre zur Erzeugung und/oder Aufrechterhaltung der Dampfatmosphärentemperatur im Kreislauf über wenigstens einen Wärmetauscher geführt wird und daß von dem anfallenden, dem Wärmetauscher zugeführten Dampf der überschüssige Dampfanteil abgezweigt und in die erste die Satldampftrocknungsstufe eingeführt wird. Dadurch, daß die weitere Trocknung bzw. Endtrocknung in einer überhitzten Dampfatmosphäre und nicht in Luft bzw. nicht gemäß der AT-PS 2 60 801 unter Aufrechterhaltung einer Sattdampfatmosphäre erfolgt, wird den Feststoffen noch weiteres Wasser entzogen, so daß der Endwassergehalt der Feststoffe verringert wird. Dadurch, daß hierbei die Feststoffe zentrifugiert werden, wird das Austreiben des Wassers aus den Feststoffen mechanisch durch die Fliehkraft begünstigt und die erforderliche Menge an zwecks Verdampfens von Wasser zuzuführendem überhitzten Dampf beträchtlich verringert und insgesamt daher der Trockeneffekt verbessert Es wird hierbei eine energetische Aktivierung der Feststoffe erreicht und es hat sich gezeigt, daß dadurch der Trocknungseffekt wesentlich begünstigt wird. Bei der Behandlung von Braunkohle tritt durch das Zentrifugieren und durch die damit verbundene energetische Aktivierung das in der Braunkohle enthaltene Bitumen an die Oberfläche der Stücke bzw. Körner aus, wodurch die Entflammbarkeit der Braunkohle verbessert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Braunkohlen in Form von Feinkorn mit einer Korngröße von 1 μ bis 5 mm eingesetzt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der im Kreislauf geführte Dampf in der Dampfatmosphäre, in welcher die Feststoffe zentrifugiert werden, im Gegenstrom zu den Feststoffen geführt. Der Dampf tritt in die Dampfatmosphäre, in welcher das Zentrifugieren erfolgt, als überhitzter Dampf ein und wird in der Dampfatmosphäre durch die Berührung mit den Feststoffen abgekühlt. Dieser abgekühlte Dampf, der aus der Dampfatmosphäre austritt und von welchem ein Anteil in die Sattdampftrocknungsstufe eingeführt wird, wird dort durch die Berührung mit den wasserabgebenden Feststoffen jedenfalls als Sattdampf aufscheinen. Gemäß der Erfindung wird zweckmäßig im Dampfkreislauf der Dampf aus der Dampfatmosphäre in Form von Sattdampf abgezogen und der Dampfatmosphäre in Form von überhitztem Dampf zugeführt.

Der im Kreislauf geführte Dampf kann gemäß der Erfindung durch Fremdwärme, beispielsweise durch die Rauchgase einer zur Dampferzeugung für die Sattdampftrocknung dienenden Kesselanlage aufgewärmt werden. Es wird somit die Wärme aus der Prozeßführung ausgenützt und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöht.

Gemäß der Erfindung steht zweckmäßig die Dampfatmosphäre unter einem Druck von ungefähr 40 bar und weist eine Temperatur von 350⁰C bis 550⁰C auf. Der im Kreislauf geführte Dampf kann hierbei aus der Dampfatmosphäre mit einer Temperatur von ungefähr 250⁰C abgezogen und vor der Rückführung in die Dampfatmosphäre auf eine Temperatur von ungefähr 550°C aufgewärmt werden.

Der Sattdampftroeknungsstufe kann von einer Kesselanlage Sattdampf zugeführt werden. Gemäß einer bevorzugten Ansführungsform der Erfindung wird aber von dem anfallenden dem Wärmetauscher zugeführten Dampf mehr als der überschüssige Dampfanteil abgezweigt und in die erste, die Sattdampftrocknungsstufe eingeführt, wobei zwischen der Abzweigestelle und dem Wärmetauscher frischer Dampf, insbesondere frischer Sattdampf, dem Dampfkreislauf zugeführt wird. Hierbei ist es gemäß der Erfindung möglich, daß der gesamte in der Sattdampftrocknungsstufe benötigte Dampf aus dem Dampfkreislauf abgezweigt wird. Dies hat den Vorteil, daß der Sattdampftrocknungsstufe der Dampf mit einer höheren Temperatur zugeführt wird als er von der Kesselanlage geliefert wird, da ja dann der im Kreislauf geführt Dampf, welcher durch den Dampf aus der Kesselanlage ergänzt wird, im Wärmeaustauscher wieder aufgeheizt und der Dampfatmosphäre zugeführt wird.

Bei der praktischen Anwendung kar.; das Verfahren gemäß der Erfindung so durchgeführt were¹ »η, daß dem Dampfkreislauf eine Menge von frischem Dampf zugeführt wird, welche ungefähr 20% der in die Dampfatmosphäre rückgeführten Dampfmenge entspricht, wobei die vom Dampfkreislauf abgezweigte und in die Sattdampftrocknungsstufe eingeführte Dampfmenge ungefähr 50% und die aus der Dampfatmosphäre abgezogene Dampfmenge ungefähr 130% der in die Dampfatmosphäre rückgeführten Dampfmenge entspricht.

Vorzugsweise werden gemäß der Erfindung die Braunkohlen nach dem Entspannen in noch heißem Zustand brikettiert oder vergast Durch das Zentrifugieren wird die Oberfläche der Körner mit Bitumen angereichert. Bei dem nachfolgenden Heißbrikettieren bringt die Anreicherung der Oberfläche der Körner mit Bitumen einen wesentlichen Vorteil mit sich, da die einzelnen Körner beim Brikettieren besser miteinai-der verbunden werden können. Bei einem Brikettieren ist es an sich vorteilhaft. Bitumen zuzusetzen und dies kann nun äurch das erfindungsgemäße Verfahren erspart werden. Die Veredelung kann aber auch durch Vergasung der Braunkohle erfolgen und auch in diesem Falle bringt die Anreicherung der Oberfläche mit Bitumen wesentliche Vorteile mit sich. Dadurch, daß in der Dampfatmosphäre noch weiter Wasser den Feststoffen entzogen wird, erhöht sich die Dampfmenge und es muß daher zumindest der daraus entstehende Dampfanteil aus dem Kreislauf abgezweigt werden. Dadurch, daß dieser abgezweigte Dampfanteil in die Sattdampftrocknungsstufe eingeführt wird, kann dieser noch in der Sattdampftrocknungsstufe ausgenützt werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbessert wird. Dies ist ohne weiteres möglich, da die Entspannung der Fes^toffe erst nach dem Zentrifugieren bzw. nach dem Austragen aus der Dampfatmosphäre erfolgt.
In der Zeichnung ist das Verfahren anhand eines Fließschemas, welches die Trocknung von Braunkohle zeigt, schemalisch veranschaulicht.

Die vorgewärmte Braunkohle gelangt bei 1 in die Sattdampftrocknungsstufe 2, in welcher sie durch Berührung mit Sattdampf unter einem Druck von ungefähr <*o bar weitgehend entwässert wird. Nach Abzug des gebildeten Wasseis gelangt die Braunkohle bei 3 in eine Heißdampfatmosphäre 4, in welcher sie unter Aufrechterhaltung des Druckes von ungefähr

40 bar zentrifugiert wird. Aus dieser Dampfatmosphäre wird Dampf bei 5 abgezogen, über einen Wärmetauscher 6 geführt und im Kreislauf bei 7 in die Dampfatmosphäre 4 zurückgeführt. Die Feststoffe werden bei 8 ausgetragen und in einer Entspannungsstu- > fe 9 auf Atmosphärendruck entspannt. Der Dampf tritt bei 5 unter einer Temperatur von ungefähr 25O°C aus, wird im Wärmetauscher 6 erhitzt und bei 7 unter einer Temperatur von ungefähr 550⁰C in die Dampf atmosphäre 4 zurückgeführt. Die Ausströmstelle 5 liegt näher in dem Eintragsende 3 und die Rückführungsstelle 7 liegt näher dem Austragsende 8. In der Dampfatmosphäre 4 wird daher der Dampf im Gegenstrom zu der Braunkohle geführt. Bei 10 wird ein Anteil des Dampfes abgezweigt und in die Sattdampftrocknungsstufe 2 η eingeführt. Dieser Anteil entspricht der gesamten in der Sattdampftrocknungsstufe 2 benötigten Sattdampfmenge. Dieser abgezweigte Anteil ist größer als der Anteil, um welchen sich die Dampfmenge durch das aus der Braunkohle in der Dampfatmosphärc 4 ausgetriebene Wasser erhöht. Es wird daher aus einer Kesselanlage 11 dem Dampfkreislauf bei 12 Sattdampf zugeführt und damit diejenige bei 10 abgezweigte Sattdampfmenge, welche die aus der Braunkohle in der Dampfatmosphäre ausgetriebene Dampfmenge überschreitet, ergänzt.

Die Braunkohle wird bei 1 in Form von Feinkorn mit einer Korngröß«" von I μηι bis 5 mm zugeführt. Diese aus der Entspannungsstation 9 austretende getrocknete Braunkohle wird in einer Heißbrikettierungsanlage 13 brikettiert.

Hierzu 1 BhHl Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Trocknen von organischen Feststoffen wie insbesondere Braunkohlen, bei welchem die vorgewärmten Feststoffe kontinuierlich durch wenigstens eine Sattdampftrocknungsstufe, in weiche sie unter überatmosphärischem Druck bei erhöhter Temperatur der Einwirkung des Sattdampfes ausgesetzt werden, hindurchgeführt werden, wobei das kondensierte und das aus den Feststoffen austretende Abwasser zumindest teilweise abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe anschließend in einer Atmosphäre von überhitztem Dampf bei einer υ Dampfatmosphärentemperatur von mindestens 200⁰C unter Zentrifugieren (4) angetrocknet werden, daß der Dampf aus der Dampfatmosphäre zur Erzeugung und/oder Aufrechterhaltung der Dampfatmosphärentemperatur im Kreislauf über wenigstens einfcsr Wärmetauscher (6) geführt wird, und daß von dem anfallenden, dem Wärmetauscher (6) zugeführten Dampf der überschüssige Dampfanteil abezweigt und in die erste, die Sattdampftrocknungsstufe (2) eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Braunkohle« in Form von Feinkorn mit einer Korngröße von 1 μπι bis 5 mm eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Kreislauf geführte Dampf in der Dampfatmosphäre, in welcher die Feststoffe zentrifugiert wet-ien, im Gegenstrom zu den Feststoffen geführi wird.

4. Verfahren nach Ansprue 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Dampfkreislauf der Dampf aus der Dampfatmosphäre in Form von Sattdampf abgezogen und der Dampfatmosphäre in Form von überhitztem Dampf zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Kreislauf geführt Dampf durch Fremdwärme, beispielsweise durch die Rauchgase einer zur Dampferzeugung tür die Sattdampftrocknung (2) dienenden Kesselanlage (11) aufgewärmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfatmosphäre unter einem Druck von ungefähr 40 bar steht und eine Temperatur von 350" C bis 550° C aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der im Kreislauf geführte Dampf aus der Dampfatmosphäre mit einer Temperatur von ungefähr 250⁰C abgezogen und vor der Rückführung in die Dampfatmosphäre auf eine Temperatur von ungefähr 550⁰C aufgewärmt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß von dem anfallenden dem Wärmetauscher (6) zugeführten Dampf mehr als der überschüssige Dampfanteil abgezweigt und in die erste, die Sattdampftrocknungsstufe (2) eingeführt wird und daß zwischen der Abzweigestelle (10) und dem Wärmetauscher (6) frischer Dampf, insbesondere frischer Sattdampf, dem Dampfkreislauf zugeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte in der Sattdampftrocknungsstufe (2) benötigte Dampf aus dem Dampfkreislauf abgezweigt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dampfkreislauf eine Menge von frischem Dampf zugeführt wird, welche ungefähr 20% der in die Dampfatmosphäre rückgeführten Dampfmenge entspricht, wobei die vom Dampfkreislauf abgezweigte und in die Sattdampftrocknungsstufe eingeführte Dampfmenge ungefähr 50% und die aus der Dampfatmosphäre abgezogene Dampfmenge ungefährt 130% der in die Dampfatmosphäre rückgeführten Dampfmenge entspricht

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Braunkohlen nach dem Entspannen in noch heißem Zustand brikettiert oder vergast werden.