DE3912586A1 - Verfahren und regenerationseinrichtung zur thermischen behandlung wie z. b. trocknung, verschwelung, vergasung pastoeser oder schlammartiger substanzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung wie z. B. Trocknung, Verschwelung, Vergasung pastöser oder schlammartiger Substanzen in einem beheizten Reaktor wie z. B. Wirbelbett, dessen abströmendes Medium nach Abscheidung von staubförmigen und Auskondensierung von dampfförmigen Verunreinigungen bzw. Überschußmengen zumindest teilweise dem Reaktor wieder zugeführt wird, und eine Regenerationseinrichtung für ein im Kreislauf ge­ führtes Medium, insbesondere Gas/Dampf-Gemisch, zur Durchführung des Verfah­ rens.

Bei den bekannten Anlagen (EU-A2-203 059, DE-OS 27 34 198 und DE-OS 31 18 931) erfolgt die Abscheidung in einem Nebenkreis, wobei das Nichtkon­ densierbare abgeführt werden muß, wodurch es zu Wärmeverlusten kommt. Es ist auch bekannt, dieses Verfahren im direkten Kreis durchzuführen, wobei aber das gesättigte Medium mit mehr oder weniger großen Tropfen durch das Gebläse wieder in den Reaktor eingeblasen wird. Bei der letzteren Konstruktion tre­ ten im Gebläse Erosionen und im Reaktor Unterkühlungen auf, die letzten En­ des durch verstärkte Beheizung behoben werden müssen.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, diesem Nachteil zu begegnen und praktisch mit einem trockenen Gas in den Reaktor einzutreten, so daß eine Anfeuchtung des zu trocknenden Gutes bzw. eine übermäßige Wärmeaufnahme durch das eingeblasene Medium vermieden werden kann, wodurch einerseits der Dampfverbrauch für die Beheizung des Reaktors erniedrigt und andererseits auch die Instandhaltungskosten vermindert werden, da das Kreislaufgebläse mit trockenem Medium gefahren wird. Darüber hinaus läßt sich Heißwasser ge­ winnen, welches nicht bei atmosphärigen Bedingungen ausdampft, so daß Schwadenbildungen, insbesondere auf der Seite des Schmutzkondensates, nicht auftreten.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das vom Reaktor abströmende Medium über einen als Rekuperator geschalteten Enthitzer geführt und insbe­ sondere auf Sättigungstemperatur gekühlt wird und daß das vom Rekuperator abströmende gekühlte Medium nach der in einer oder mehreren Stufen erfolgten Auskodensation wieder dem Rekuperator zur Wiedererhitzung bzw. Trocknung un schließlich über der Sättigungstemperatur wieder dem Reaktor zugeführt wird. Insbesondere weist das getrocknete Medium am Reaktoreintritt weniger als 50 Vol.-%, insbesondere 30 Vol.-%, Dampfgehalt auf. Die erfin­ dungsgemäße Regenerationseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reaktor und Kondensator sowie Konden­ sator und Kreislaufgebläse ein als Rekuperator geschalteter Gas-Gas-Wärme­ tauscher vorgesehen ist.

Die Erfindung ist in der angeschlossenen Figur beispielsweise und schema­ tisch dargestellt.

Die Figur zeigt einen beheizten Reaktor 1, der als Wirbelbettreaktor, bei­ spielsweise zum Trocknen grubenfeuchter Kohle, ausgebildet ist. Dieser Reak­ tor wird durch Heizflächen 5 beheizt, die im Wirbelbett angeordnet sind und von einem kondensierenden Medium durchströmt werden. Durch den Wärmeeintrag dieser Heizflächen kommt es zu einem Trocknungseffekt, und es entstehen Brü­ den, die etwa mit Fließbett-Temperatur über die Leitung 6 abgesaugt werden. Der Brüden wird im Trockenentstauber 7 entstaubt in einem als Regenerator geschalteten Wärmetauscher 4 anschließend etwa auf Sättigungstemperatur ab­ gekühlt. Im angeschlossenen Kondensator 2 werden mitgeführte Dämpfe konden­ siert, wobei der Brüden noch weiter abgekühlt wird. Der kalte Brüden wird nun über die Leitung 6′ wieder dem Wärmetauscher 4 zugeführt, wobei die ur­ sprüngliche Temperatur fast wieder erreicht wird. Aber durch die Kondensat­ durchströmung hat der Brüden sehr viel an Feuchtigkeit verloren, so daß die Dämpfe am Eintritt in das Gebläse quasi in überhitztem Zustand vorliegen und so trocken in das Gebläse und auch wieder in den Reaktor 1 eingeblasen wer­ den. Durch diese Maßnahme kann es auch zu keiner Tröpfchenbildung am Reaktor kommen, selbst wenn der rezirkulierte Brüden direkt mit der noch kalten Sub­ stand bzw. Kohle im Bereich des Einlasses 8 in Kontakt kommt. Würde bei dem bis jetzt beschriebenen Verfahren die getrocknete Kohle mit etwa 100° ins Freie kommen, würde die Kohle unter atmosphärischen Bedingungen ausdampfen, bis es zu einem Gleichgewichtszustand mit der Atmosphäre kommt. Es ist daher ein weiterer Zweck der Erfindung, auch das Ausdampfen des heißen getrockne­ ten Gutes zu verringern, indem für die fertig getrocknete Substanz eine Küh­ lung vorgesehen wird. Zu diesem Zweck zweigt von der Leitung 6′ am Ausgang des Kondensators 2 eine Zweigleitung 9 ab, die eventuell zu einem Endkonden­ sator 14 zur weiteren Entfeuchtung und einem Kondensatkühler 10 zur Trock­ nung des Brüden zugeführt wird, in welchem das wärmere Kondensat den gesättigten Brüden etwas erwärmt, so daß er im ungesättigten Zustand, also trocken, dem Gebläse 3′ zugeführt wird und von diesem einem Fließbett­ kühler für die abströmende getrocknete Substanz eingeblasen wird und dort als Fluidisierungsmedium Wärme und Feuchte von der getrockneten Substanz aufnimmt und schließlich in den Reaktor 1 abströmt und sich dort mit dem über die Hauptleitung 6′ strömenden Medium mischt. In dieser Zweigleitung 9 strömt etwa 5 bis 10% der Menge, die durch die Leitung 6 strömt, so daß der Mischungsverlust bei etwaigem Temperaturunteschied der beiden gasförmigen Medien in der Mischkammer 11 gering ist. Die getrocknete und gekühlte Sub­ stanz verläßt gemäß Pfeil 12 den Kühler 13, wobei durch die abgesenkte Tem­ peratur der Substanz das Ausdampfen bedeutend vermindert wurde. Zur Verbes­ serung des Temperaturüberganges bzw. der Grädigkeit der einzelnen Dampfströ­ me ist es von Vorteil, den Rekuperator als mehrstufigen Wärmetauscher 4 aus­ zubilden, wobei es auch günstig ist, den Kondensator 2 mehrstufig auszubil­ den, so daß unter Umständen Kondensate mit unterschiedlicher Zusammensetzung und unterschiedlicher Temperatur entstehen, die die Wirtschaftlichkeit der Anlagen noch weiter heben können. Genauso ist es möglich, noch weitere Küh­ leinrichtungen 13 vorzusehen, um den Ausdampfeffekt der getrockneten Sub­ stanz zur Erreichung des atmosphärischen Gleichgewichts noch weiter herabzu­ setzen, wobei nicht nur ein Umweltschutzeffekt sondern auch eine Verbesse­ rung der Wärmewirtschaft gegeben ist und noch weniger Abwärme in die Umge­ bung abgegeben wird.

Claims (7)

1. Verfahren zur thermischen Behandlung, wie z. B. Trocknung, Verschwelung, Vergasung, körniger, pastöser oder schlammartiger Substanzen in einem geheizten Reaktor, wie z. B. Wirbelbett, dessen abströmendes Medium nach Abscheiung von staubförmigen und Auskondensierung von dampfförmigen Verunreinigungen bzw. Überschußmengen zumindest teilweise dem Reaktor wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Reaktor ab­ strömende Medium über einen als Rekuperator geschalteten Enthitzer ge­ führt und insbesondere auf Sättigungstemperatur gekühlt wird und daß das vom Rekuperator abströmende gekühlte Medium nach der in einer oder mehreren Stufen erfolgten Auskodensation wieder dem Rekuperator zur Wiedererhitzung bzw. Trocknung und schließlich über der Sättigungstem­ peratur wieder am Reaktor zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das getrocknete Medium am Reaktoreintritt weniger als 50 Vol.-%, insbesondere 30 Vol.-%, Dampfgehalt aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stufen des Kondensators mit unterschiedlicher Kondensationstemperatur und insbesondere zumindest teilweise als Einspritzkondensator betrieben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der thermi­ schen Behandlung der Substanz eine Kühlung derselben durch Kontaktie­ rung eines kalten Teilstromes, insbesondere in der Größenordnung von 5 bis 10 Vol.-%, des Mediums erfolgt, der nach dem Kondensator aber vor dem Rekuperator vom Hauptstrom abgezweigt, gegebenenfalls noch weiter gekühlt und getrocknet wird sowie im Reaktor mit dem Hauptstrom wieder vereinigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Substanz in der Entnahmeeinrichtung der thermisch behandelten Substanz im Reaktor erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß thermi­ sche Behandlung der Substanz in einem Wirbelbettreaktor erfolgt, dessen Wirbelbett durch eingetauchte mit Sattdampf durchströmte Elemente be­ heizt wird.

7. Regenerationseinrichtung für ein im Kreislauf geführtes Medium, insbe­ sondere Gas/Dampf-Gemisch, zur Durchführung des Verfahrens nach minde­ stens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reaktor 1 und Kondensator 2 sowie Kondensator 2 und Kreislaufgeblä­ se 3 ein als Rekuperator geschalteter Gas-Gas-Wämetauscher 4 vorgese­ hen ist.