DE3110156C2

DE3110156C2 - Vorrichtung zum Trocknen und/oder Vorerhitzen von feinkörnigen und/oder staubförmigen Feststoffen

Info

Publication number: DE3110156C2
Application number: DE19813110156
Authority: DE
Inventors: Joachim F. 5629 Heiligenhaus Meckel; Stefan Dipl.-Ing. 4300 Essen Smieskol
Original assignee: Didier Engineering GmbH
Current assignee: Didier Engineering GmbH
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1981-03-16
Publication date: 1983-09-08
Also published as: DE3110156A1

Abstract

Um für das Trocknen und/oder Vorerhitzen von feinkörnigen sowie staubförmigen Feststoffen, wie Kohle, mittels Wärmeträgergas im Gleichstrom die eingesetzten Energien wirksamer auszugestalten, sind in einem Fallstromtrockner mit untereinander kegel- und trichterförmigen Einbauten jeweils am unteren Teil der kegelförmigen Einbauten gleichgerichtet schräg zum jeweiligen Radius des im wesentlichen kreiszylindrischen Fallstromkanals verlaufende Drallgeberleitbleche angeordnet. Diese kegelförmigen Einbauten sind zusammen mit den Drallgeberleitblechen an einer gemeinsame Welle angebracht und in der Drehrichtung antreibbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen und/oder Vorerhitzen von feinkörnigen und/oder staubförmigen Feststoffen, z. B. Kohle, mittels Wärmeträgergas im Gleichstrom, mit einem im wesentlichen senkrecht angeordneten Falistromkanal mit oberer Feststoff- und Gasaufgabeöffnung und unterer Feststoff- und Gasaustrittsöffnung, in welchem wechselnd aufeinander folgend kolonnenartig untereinander kegel- und trichterförmige Einbauten angeordnet sind.

Die Trocknung und/oder Vorerhitzung von Kohle vor deren Einfüllen in die Kammern eines Verkokungsofens ist bekannt. Sie erfolgt z. B. in sogenannten Flugstromtrocknern, in welchen das Schüttgut Kohle durch das Wärmeträgergas senkrecht nach oben befördert wird. Zum Befördern — vor allem Beschleunigen — der Feststoffpartikel wird ein beachtlicher Teil der kinetischen Energie des Gasstromes verbraucht. Auch erreicht eine solche Anlage große Bauhöhen mit entsprechend hohen Investitionskosten. Durch lange Förderwege des erhitzten Gas-Feststoff-Gemisches ergeben sich häufig Probleme mit der Kompensierung von Wärmedehnungen.

Aus der DE-PS 5 89 066 und der US-PS 33 71 429 sind

ferner schachtförmige Trockner mit trichter- oder kegelförmigen Einbauten bekannt die kolonnenartig untereinander angeordnet sind und auf deren Flächen das zu trocknende Gut im Fallstromprinzip abwärts rieselt während heißes Gas stufenweise im Querstrom oder im Gegenstrom aufwärts strömt Das Gut rieselt relativ schnell in dem Falistromkanal abwärts und gibt dem Heißgas nur wenig Zeit ihm die Feuchtigkeit zu entziehen, insbesondere Feuchtigkeitsnester und Verklumpungen abzubauen. Dadurch verlangen auch diese Systeme große Bauhöhen oder eine erhebliche Anzahl solcher Fallstromkanäle. Wird, um dem zu begegnen, der Gasdurchsatz und dessen Geschwindigkeit erhöht, verringert sich der Durchsatz des Trockengutes und vor allem werden von diesem Gut zu viele staubförmige oder kleinste Feststoffanteile abgetrennt und aus dem Schacht mitgerissen, was wiederum besondere Maßnahmen und Vorrichtung zum Trennen erfordert Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art kompakter und in der Ausnutzung der für das Trocknen und/oder Vorerhitzen eingesetzten Energien wirksamer auszugestalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß am unteren Teil der kegelförmigen Einbauten im wesentlichen untereinander gleichgerichtet schräg zum jeweiligen Radius des im wesentlichen kreiszylindrischen Fallstromkanals verlaufende DraHgeberleitbleche angeordnet sind.

Die Feststoffe werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Gleichstrom mit dem Wärmeträgergas gefördert, wobei jedoch in erster Linie die Schwerkraft der Feststoffe selbst ausgenutzt wird, während die Wärmeträgergasmenge lediglich von der Wärmezufuhr zu dem zu trocknenden Schüttgut abhängig ist. Aufgrund dieser weitgehenden Unabhängigkeit der Förderung der Feststoffe von dem Wärmeträgergas ist eine günstigere Steuerung der Trocknungs- und/oder Vorerhitzungsbedingungen möglich. Aufgrund der in dem Falistromkanal erfindungsgemäß mit Drallgeberleitblechen versehenen Einbauten *i"d das Schüttgut von oben nach unten abwechselnd und relativ langsam durch einen ring- und kreisförmigen Querschnitt geführt mit einer jeweiligen Umlenkung des Gas-Feststoff-Stro mes, was zu einer guten Verwirbelung des Gas-Fest stoff-Gemisches führt. Auf diese Weise übersteigt der Förderweg der Feststoffe die Höhe des Fallstromkanals erheblich, so daß die Vorrichtung entsprechend kompakt, d.h. mit geringer Bauhöhe, erstellt werden kann. Die Verwei'zeit ist aufgrund der bremsenden Wirkung der Drallgeberleitbleche für die größeren Partikel höher als bei den staubförmigen Partikeln, da diese mit dem Wärmeträgergasstrom besser mitgerissen werden und die Schrägflächen weniger häufig berühren. Hierbei ist die Trocknung bzw. Vorerhitzung infolge der verbesserten Verwirbelung derart intensiviert, daß alle Verklumpungen und Feuchtigkeitsnester aufbereitet werden. Deswegen wird am unteren Ende des Fallstromkanals eine über das Partikelgrößenspek trum weitgehend ausgeglichene Restfeuchte erreicht. Durch den Wegfall der Notwendigkeit, das Schüttgut vertikal nach oben zu transportieren, damit den Wegfall der Kopplung der Transport- und Trockenbedingungen, wird insgesamt eine sehr schonende Behandlung des zu trocknenden und/oder vorzuerhitzenden Feststoffschüttgutes möglich. Der unvermeidliche Transport der Feststoffe auf die Höhe der oberen Ausgabeöffnung kann mittels üblicher erprobter Transportvorrichtungen

gelöst werden. Wegen der gegenüber den bekannten Schachttrocknern und Flugstromrohren verringerten Transporthöhe ist der Aufwand hierfür jedoch vergleichsweise gering. Das Durchmischen von Wärmeträgergas und Feststoffschüttgut gestaltet sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr günstig. Durch Fliehkräfte der Feststoffpartikel kommt es nämlich zusätzlich zu Querströmungen von Gas- und Feststoff.

Bei den kegelförmigen Einbauten besteht die Möglichkeit, diese, z. B. über die Drallgeberleitbleche selbst, starr an dem Mantel des Fallstromkanals anzubringen. Bei einer alternativen Ausgestaltung sind aber die kegelförmigen Einbauten, vorzugsweise zusammen mit den Drallgeberleitblechen, an einer etwa axial in dem im wesentlichen kreiszylindrischen Fallstromkanal drehend antreibbar vorgesehenen Welle angebracht Durch die Rotation der Welle und damit der kegelförmigen Einbauten und der Leitbleche wird ein Anstauen von Feststoffschüttgut auf den Schrägflächen der trichterförmigen Einbauten vermieden. Dies wiederum ermöglicht eine Verringerung des Neigungswinkels der Schrägflächen, auf weichen die Feststoffe abrutschen und eine Vergrößerung des für die Trocknung und/oder Vorerhitzung in dem Vallstroflikanal zur Verfugung stehenden Förderweges. Durch die Änderung der Umdrehungszahl kann hierbei zusätzlich Einfluß auf die Verweilzeit der Feststoffe in dem Fallstromkanal genommen werden.

Am unteren Ende des Fallstromkanals ist vorzugsweise ein, z. B. mit Strömungsumlenkung wirkender Feststoffabscheider angeordnet. Dadurch kann der gröbere Anteil des Feststoffs von dem Gas mit dem im wesentlichen staubförmigen Anteil des Feststoffes getrennt werden. Ferner kann am unteren Ende des Fallstromkanals eine Feststofftransporteinrichtung, wie Rutsche, Schneckenförderer oder dergleichen, vorgesehen sein, mit Hilfe derer das getrocknete und/oder vorerhitzte Feststoffschüttgut dem weiteren Verwendungsort zugeführt werden kann.

Bei Kohle ist es üblich, wegen der schonenden Behandlung die Trocknung und Vorerhitzung in gesonderte·⁷ Flugstromrohren vorzunehmen. Auch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jeweils für sich als Trockner oder als Vorerhitzer einstufig oder auch mehrstufig verwendet werden, und zwar nebeneinander geschaltet oder aber auch, wegen der geringen Bauhöhe, übereinander geschaltet. Bei einer besonderen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist der obere Abschnitt eines Fallstromkanals als Vorerhitzungszone und der untere Abschnitt des Fallstromkanals als Trockenzone ausgebildet, wobei der nasse Feststoff am oberen Ende der Trocke.izone aufgebbar, der vorerhitzte Feststoff am unteren Ende der Vorerhitzungszone abführbar der getrocknet«; Feststoff am unteren Ende der unteren Trockenzone abführbar und dem oberen Ende der Vorerhitzungszone aufgebbar ist und das Wärmeträgergas die Vorerhitzungszone und die Trokkenzone nacheinander durchströmt.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung erläutert sind. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt einer Vorrichtung nach der Erfindung mit einem Fallstromkanal, in einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. la einen Horizontalschnitt der Vorrichtung nach F i g. 1 entlang der Schnittlinie a-a;

Fig. Ib einen vergrößerten Ausschnitt aus der

Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Fig.l;

Fig.2 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung in einem zweiten Ausführungsbei spiel;

F i g. 2b einen vergrößerten Ausschnitt b aus F i g. 2; Fig.3 ein Anlagenschema, in welchem zwei gesonderte erfindungsgemäße Vorrichtungen nebeneinander (zweistufig) als Trockenstufe I und als Vorerhitzungsstu fell eingesetzt sind; und

Fig.4 ein Anlagenschema, bei welchem der Fallstromkanal einer einzigen erfindungsgemäßen Vorrichtung in eine untere Trockenzone I und eine obere Vorerhitzungszone II unterteilt isL

Die in Fig.l dargestellte Trocken- und Vorerhitzungsvorrichtung hat einen im wesentlichen senkrecht verlaufenden Fallstromkanal 1, der von einem im wesentlichen kreiszylindrischen Mantel 8 umgrenzt ist Der Fallstromkanal 1 hat am obeien Ende eine einzige

20. gemeinsame Feststoff- und Wärmeträgergasaufgabeöffnung 7. In dem Fallstromkanal 1 sind in wechselnder Aufeinanderfolge kolonnenartig atereinander kegelförmige Einbauten 3 und trichterfCrriige Einbauten 4 mit jeweils aufeinander zulaufenden Schrägflächen 3' und 4' vorgesehen. Der oberste Einbau ist im dargestellten Fall ein trichterförmiger Einbau 3, darunter folgt ein trichterförmiger Einbau 4 und so fort Das Keststoffschüttgut, auf dem obersten kegelförmigen Einbau 3 aufgegeben, kann also nicht dem freien

jo senkrechten Fall folgen, sondern wird ständig durch kreisring- und kreisförmige Kanalbereiche unter der Wirkung der Schwerkraft bei gleichströmendem Wärmeträgergas nach unten gefördert Die kegelförmigen Einbauten 3 sind in dem dargestellten Ausführungsbei spiel über LeitbJeche 2 an dem Mantel 8 des Fallstromkanals 1 starr angebracht Die Leitbleche 2 sind, wie man aus F i g. 1 a am besten ersehen kann, gegenüber dem jeweiligen Radius des im wesentlichen kreiszylinderförmigen Fallstromkanals 1 schräg gestellt mit nach außen zunehmender Krümmung. Die Leitbleche 2 wirken auf diese Weise als Drallgeber zur Verbesserung der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Tf -cken- und Vorerhitzungsvorrichtung. Die trichterförmigen Einbauten 4 sind als trichterförmige Ringe starr mit dem Mantel 8 des Fallsti-omkanals 1 verbunden. Zwischen der jeweiligen Unterkante eines Leitbleches 2 und der nach oben weisenden Schrägfläche 4' des jeweils darunter liegenden trichterförmigen Einbaus 4 befindet sich ein Spalt S mit einer Breite, die

ίο von dem zu trocknenden und vorzuerhitzenden Feststoffschüttgut abhängig sein kann. Beides ist aus Fig. Ib am deutlichsten zu erkennen. Unterhalb des untersten kegelförmigen Einbaues 3 befindet sich in dem Fallstromkanal 1 ein als Fliehkraftabscheider ausgebildeter Feststoffabscheider 17. Dadurch gelangt der grobkörnigere Anteil des getrockneten und/oder vorerhitzten Festtoffes zu der im tricnierförmigen Boden des Fallstiomkanals i vorgesehenen Feststoffaustrittsöffnung 17', während das Gemisch aus Wärmeträgergas und mitgerissenem staubförmigen Feststoffanteil durch die seitlich i.n Mantel 8 vorgesehene gemeinsame Gas- und Feststoffaustriusöffnungen 17" nach außen geführt wird.

Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich zunächst dadurch, daß Feststoff und Wärmeträgergas durch zwei gesonderte öffnungen 7' und T' am oberen Ende des Fallstromkanals 1 aufgegeben werden. Ferner sind die kee-elffirn-.i-

gen Einbauten 3 starr mit einer koaxial in dem Fallstromkanal t angeordneten Welle 16 verbunden. Die Welle 16 ist drehbar und von einem Antrieb 27 rotierbar in der oberen und unteren Stirnwand des Fallstromkanals 1 gehalten. Die kegelförmigen Einbauten 3 sind also, zusammen mit den Leitblechen 2, die in diesem Fall nicht mit dem Mantel 8 verbunden sind, rotierbar. Hierdurch kann der Trocken- und Vorerhitzungsvorgang, wie oben geschildert, günstig beeinflußt werden. Hierdurch ist insbesondere auch möglich, die Neigung der Schrägflächen 3' und 4' geringer als bei der ersten Ausführungsform auszugestalten, wodurch der für die Trocknung und Vorerhitzung in dem Fallstromkanal 1 zur Verfügung stehende Förderweg noch vergrößert wird.

Am unteren Ende des Fallstromkanals 1 ist seitlich im Mantel 8 eine gemeinsame Gas- und Feststoffaustrittsöffnung 17 vorgesehen.

In Fig.3 ist ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Trocken- und Vorerhitzungsanlage veranschaulicht. Dabei ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Trockenstufe I und eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Vorerhitzungsstufe II eingesetzt, ähnlich wie dies von den Flugstromtrocknern bekannt ist. Mit III ist ein Feststoffabscheider bezeichnet, in welchem das aus der Trockenstufe I kommende Gas-Feststoff-Gemisch aufgetrennt und der getrocknete Feststoffanteil dem oberen Ende der Vorerhitzungsstufe II aufgegeben wird. IV bezeichnet ebenfalls einen Feststoffabscheider für die Trennung des Gas-Feststoff-Gemisches aus der Vorerhitzungsstufe Il in den getrockneten und vorerhitzten Feststoffanteil, der seiner weiteren Verwendung, z. B. in einer Verkokungskammer, zugeführt wird, und das teilweise bereits abgekühlte Wärmeträgergas, welches anschlie-Bend dem oberen Ende der Trockenstufe I aufgegeben wird. Vl bezeichnet eine Brennkammer für die Erzeugung des erforderlichen Wärmeträgergases aus Heizgas und Luft. Aufbau und Funktionsweise der Anlage sind im übrigen durch die Angabe der Medien und der jeweiligen Temperaturen, die diese aufweisen, aus der Zeichnung ohne weiteres verständlich.

Fig.4 veranschaulicht eine Anlage besonderer Art. bei welcher der einzige Fallstromkanal 1 in eine untere Trockenzone I und eine obere Vorerhitzungszone Il unterteilt ist. Das in einer Brennkammer VI erzeugte Wärmeträgergas wird am oberen Ende der Vorerhitzungszone II dem Fallstromkanal 1 aufgegeben, es durchströmt den gesamten Fallstromkanal 1 und wird am unteren Ende (seitlich) zusammen mit einem mitgerissenen staubförmigen Anteil des Feststoffes in einen Feststoffabscheider III geführt. Anschließend wird das Wärmeträgergas über ein Gebläse V als Abgas abgegeben bzw. in den Kreislauf zurückgeführt. Der nasse Feststoff wird dem oberen Ende der unteren Trockenzone I aufgegeben. Am unteren Ende der Trockenzone I wird der getrocknete (gröbere) Feststoffanteil über eine Feststofftransporteinrichtung 37 abgezogen und dem oberen Ende der Vorerhitzungszone II aufgegeben. Am unteren Ende der Vorerhitzungszone II sorgt eine weitere Feststoff transporteinrichtung 37 für den Transport des getrockneten und vorerhitzten Festsicffes, z. B. der vorerhitzten Kohle in eine Verkok'ingskammer. Das Wärmeträgergas kann am unteren Ende der Vorerhitzungszone Il seitlich abgezogen und in einem Feststoffabscheider IV von dem mitgerissenen staubförmigen Feststoffanteil befreit und dann wieder dem oberen Ende der Trockenzone I aufgegeben werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trocknen und/oder Vorerhitzen von feinkörnigen und/oder staubförmigen Feststoffen, z. B. Kohle, mittels Wärmeträgergas im Gleichstrom, mit einem im wesentlichen senkrecht angeordneten Fallstromkanal (1) mit oberer Feststoff- und Gasaufgabeöffnung (7, T, 7") und unterer Feststoff- und Gasaustrittsöffnung (17,17', 17"), in welchem wechselnd aufeinander folgend kolonnenartig untereinander kegel- und trichterförmige Einbauten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Teil der kegelförmigen Einbauten (3) im wesentlichen untereinander gleichgerichtet schräg zum jeweiligen Radius des im wesentlichen kreiszylindrischen Fallstromkanals (1) verlaufende Drallgeberleitbleche (2) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmigen Einbauten (3) zusammen mit den Drallgeberleitblechen (2) an einer etwaaxial in dem im wesentlichen kreiszylindrischen Falistromkanal (i) drehend antreibbar vorgesehene Welle (16) angebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Fallstromkanals (1) ein, z. B. mit Strömungsumlenkung wirkender Feststoffabscheider f6) vorgesehen ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt eines Fallstromkanals (1) als Vorerhitzungszone (II) und der untere Abschnitt des Fallstromkanals (1) als Trockenzone Jl) ausgebildet ist wobei der nasse Feststoff am oberen Ende ^J.er Trockenzone (I) aufgebbar, der vorerhi'zte Feststoff am unteren Ende der Vorerhitzungssone -'M) abführbar, der getrocknete Feststoff am unteren Ende der unteren Trockenzone (I) abführbar und am oberen Ende der Vorerhitzungszone (II) aufgebbar ist und das Wärmeträgergas die Vorerhitzungszone (II) und die Trockenzone (I) nacheinander durchströmt.