DE4035730A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von feuchten gas-staub-gemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von feuchten, explosiven Gas-Staub-Gemischen, ins­ besondere Kohlenstaubgemischen in Mahltrocknungsanlagen.

Bei Verfahren dieser Art, die hinreichend in der Hochofen- Technik und Kohlenkraftwerks-Technik bekannt sind, und die nachstehend weitgehend beispielhaft anhand der Aufbereitung feuchter Rohkohle zu Luft-Kohlenstaub-Gemischen beschrieben wird, verwendet man bisher zunächst üblicherweise eine Rauch­ gasströmung. Die beim Mahlen von feuchter Rohkohle einge­ setzten Mühlen werden im Rahmen des Mahltrocknungsprozesses von Rauchgas und speziell heißem Prozeßgas durchströmt. Aufgrund dieser Rauchgasströmung gelingt es, einen Großteil der in der Roh­ kohle enthaltenen Feuchtigkeit zu verdampfen wobei das in die Mühle eingeblasene Rauchgas gleichzeitig als Transport­ medium für das Kohlenstaub-Gemisch durch die Rohrleitungen und die nachfolgenden Staubabscheider dient.

Da häufig unterschiedliche Kapazitäten beim Mahlprozeß in den Mühlen und bei der letztlich erfolgenden Verbrennung des Kohlenstaub-Gemisches auftreten, wird der Kohlenstaub anschließend an die Staubabscheider aus dem System Mahl­ trocknungsanlage ausgeschleust und in Silos oder Vorrats­ bunkern zwischengelagert.

Um beim Transport des Kohlenstaub-Gemisches oder auch in der Phase der Zwischenlagerung des Kohlenstaubes Kohlenstaub­ explosionen, Verpuffungen oder dergleichen zu verhindern, nutzt man hier bereits eine Bedüsung mit kaltem Inertgas aus, so daß die Bildung explosiver Gemische vermieden wird.

Längere Transportwege des Kohlenstaub-Gemisches auch im Rah­ men der Rauchgasströmung sowie die Zuführung von kaltem Inert­ gas in nachgeschalteten Phasen wie z. B. der Zwischenlage­ rung, führen jedoch dazu, daß die Temperatur des Staubgemi­ sches bzw. des Staubes in einem Silo unter die Taupunkt­ temperatur des Wasserdampfes absinken kann und somit eine Kondensation der im Staubgemisch bzw. Staub enthaltenen Restfeuchte eintritt.

Diese Kondensation auch nur der Restfeuchte führt häufig zu einer Verklumpung des Kohlenstaubes, was wiederum mit Schwierig­ keiten bei der Austragung des Kohlenstaub-Gemisches mittels der Gasströmung einhergeht. Es können sich auf diese Weise Ablagerungen in den Rohrleitungen bilden und vor allen Din­ gen treten Verstopfungen von Injektionsdüsen auf, über die das Kohlenstaubgemisch z. B. in die Brenner von Hochöfen ge­ führt wird.

Speziell bei der Zwischenlagerung von Kohlenstaub in Vor­ ratsbunkern ist eine derartige Kondensation in den kühle­ ren Bereichen festzustellen, so daß auch eine Kopfbeheizung, wie sie häufig durchgeführt wird, im oberen Bereich der Vor­ ratsbunker hierfür kaum Abhilfe schafft.

Unter Berücksichtigung dieser Probleme liegt daher der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine wirtschaftliche Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen mittels dem bei explosionskritischen Gas-Staub- Gemischen von Materialien Verbesserungen für den nach­ folgenden Fluidtransport und größtmögliche Wartungsfreiheit der eingesetzten Anlagen erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Einsatz eines vorgewärmten bzw. aufgeheizten Inertgases auf eine höhere Temperatur als die Taupunkttemperatur der Restfeuchte des Staubgemisches erreicht.

Mit dieser Lösung vermeidet man das ganz gravierende Problem einer Kondensation der im Kohlenstaub vorhandenen Restfeuch­ te und damit letztlich ein Agglomerieren der Staubpartikel. Zweckmäßigerweise wird die Aufheizung auf ca. 30°C über der Taupunkttemperatur durchgeführt, um sicher die Kondensation auszuschließen. Als Inertgase können vorzugsweise Stickstoff- Gas (N₂) oder Kohlendioxid (CO₂) verwendet werden. Insbeson­ dere bei der Bedüsung von Kohlenstaub in Vorratsbunkern ist es vorteilhaft hierfür CO₂-Gas zu verwenden, da dieses auch längs der inneren Außenwände des Vorratsbunkers durch sein spezifisches Gewicht in die unteren Bereiche des Vorrats­ bunkers dringen kann und somit auch dort ein Auskondensie­ ren von Wasserdampf verhindert. Eine alternative oder ergänzende Möglichkeit zur besseren Fluidisierung des Kohlenstaubes ist mit­ tels Begasungskissen oder -kästen oder auch pilzförmigen Düsen zum Einströmen von Inertgas im Bereich des Vorratsbunkeraus­ lasses erreichbar.

Die Maßnahmen des Verfahrens können sowohl bei fremd-inertisier­ ten wie auch selbst-inerten Mahltrocknungsanlagen eingesetzt werden. Da in diesen Mahltrocknungsanlagen in der Regel Heiß­ gaserzeuger im Sinne von Rauchgaserzeugern vorhanden sind, kann die Erwärmung bzw. Aufheizung des Inertgases direkt oder direkt gekoppelt mit diesen Heißgaserzeugern erfolgen.

Als eine Alternative für die Inertgas-Aufheizung bietet sich hier der Einbau von Rohrwendeln in der Ummantelung bzw. Aus­ mauerung des Brennerraumes an. Als weitere Alternativen im Sinne einer nachträglichen Ausstattung der Mahltrocknungs­ anlagen kann die Erwärmung des Inertgases auch in einem se­ paraten Wärmetauscher durchgeführt werden, der direkt in der Rauchgasströmung vorgesehen ist. Eine weitere Möglichkeit be­ steht in einem Einbau von Rohrwendeln für das Inertgas nach dem Brennerraum, sozusagen parallel zur Rauchgasführung.

Das auf diese Weise aufgeheizte Inertgas kann daher an die entsprechenden Bedarfsstellen, z. B. der Vorratsbunker-Inerti­ sierung oder der Inertisierung für den Kohlenstaubtransport zu den Vorratsbunkern etc. zugeleitet werden.

Im Hinblick auf Notabschaltungen der Mahltrocknungsanlage oder des Rauchgaserzeugers, in denen aufgeheiztes Inertgas nicht zur Verfügung steht, kann das Inertgas-Rohrsystem auf eine Luftströmung umgeschaltet werden, so daß Verzunderungen des Rohrsystems verhindert werden.

Ein wesentlicher Kerngedanke der Erfindung muß daher darin gesehen werden, die Wirkungszusammenhänge im gesamten System einer Mahltrocknungsanlage zu erkennen und im Rahmen einer relativ einfach erscheinenden Maßnahme eine überzeugende Ab­ hilfe für Störeffekte im Gesamtsystem zu schaffen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier schematischer Ausführungsbeispiele eines Rauchgaserzeugers noch beispiel­ haft erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungs­ beispiel eines Rauchgaserzeugers mit integrierter Inertgasleitung und

Fig. 2 einen vergleichbaren Schnitt durch ein zweites Aus­ führungsbeispiel eines Rauchgaserzeugers mit Gehäuse­ ummantelung und nachfolgender Rauchgasleitung.

Der schematische Schnitt nach Fig. 1 zeigt einen Rauchgas­ erzeuger 2, bei dem über einen Brenner 3 eine Befeuerung des als Brennerraum ausgelegten Innenraums erfolgt. Der Brennerraum ist von einer feuerfesten Ausmauerung 6 um­ geben, in der die Brennerflamme 5 schematisch angedeutet ist. Im Beispiel ist im linken Bereich der stärkeren Ausmauerung 6 ein Rohrwendel 7 in Längsrichtung der Ausmauerung 6 vor­ gesehen. Dieses Rohrwendel 7 steht mit einer Einlaßleitung 8 und einer Auslaßleitung 9 für das aufzuheizende Inertgas in Verbindung.

Über die Einlaßleitung 8 wird üblicherweise kaltes Inertgas über entsprechende Ventile zugeführt, wobei auch eine Luft­ zufuhr, insbesondere für Notsituationen, möglich ist. Die Auslaßleitung 9 steht mit einem entsprechenden Verteiler­ system zu Vorratsbunkern oder den Transportleitungen in Ver­ bindung.

Im Beispiel nach Fig. 2 ist eine Alternative für eine öko­ nomische Aufheizung des Inertgases mit einem etwas modifi­ zierten Rauchgaserzeuger 12 gezeigt. In der Schnittdarstel­ lung in Längsrichtung des Rauchgaserzeugers 12 ist zunächst mit gleichem Bezugszeichen der Brenner 3 und die nach rechts offene Ausmauerung 6 gezeigt. Innerhalb der Brennerkammer ist die Flamme 5 angedeutet.

Die heiße Prozeßgasströmung 22 kommt dadurch zustande, daß der Gehäusemantel 14 mit geringem Abstand zur Außenwand der Ausmauerung vorgesehen ist, so daß hier Strömungskanäle um die Brennkammer entstehen. Durch Gebläse bzw. durch die ther­ mischen Unterschiede wird über die Eintrittsöffnung 15 Prozeß­ gas zur Aufheizung eingeblasen bzw. eingesaugt, die im vorde­ ren rechten Bereich als Prozeß- bzw. Heißgasströmung 22 durch die Mahltrocknungsanlage strömt.

Als eine erste Alternative zeigt das Beispiel nach Fig. 2 die Anordnung eines Rohrwendels 7 für das Inertgas angren­ zend an das rechtsseitige Ende der Ausmauerung 6, so daß dieses Rohrwendel 7 noch im Bereich der Flamme 5 des Bren­ ners 3 zu liegen kommt. Man kann daher von einer paralle­ len Anordnung zur Prozeßgasführung 22 sprechen.

Eine weitere Alternative ist im rechten Teil der Fig. 2 ge­ zeigt, wobei dort ein Wärmetauscher 21 direkt in die Prozeß­ gasströmung 22 eingebaut ist.

Durch die Rohrwendel 7 bzw. den Wärmetauscher 21 wird das zunächst kalte Inertgas geführt, was austrittseitig z. B. auf eine Temperatur von 50 bis 90°C, auf alle Fälle jedoch über die Taupunkttemperatur des Gas-Kohlenstaub-Gemisches aufgeheizt ist.

Die Erfindung schafft im vorgenannten Sinn eine hervorragende Möglichkeit, auch nach dem Ausschleusen des Kohlenstaubes zur Zwischenlagerung oder dergleichen eine Kondensation der Rest­ feuchte zu vermeiden, was letztlich zu einer erheblichen Ver­ ringerung der Störanfälligkeit des gesamten Systems bzw. der Mahltrocknungsanlage führt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Behandlung von feuchten, explosiven Gas-Staub-Gemischen, insbesondere Kohlenstaub-Ge­ mischen, in Mahltrocknungsanlagen beim Fluidtransport und bei der Lagerung daraus resultierenden Staubes, bei dem eine Rauchgasströmung, insbesondere heiße Prozeßgasströmung, als Trocknungs- und Transportmedium des feuchten Staub-Gemisches durch die Mühle, den an­ schließenden Rohrleitungen und den Staubabscheidern verwendet wird und nachfolgend beim Weitertransport und/oder der Zwischen­ lagerung des Staubes allein oder ergänzend Inertgas eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Inertgas auf eine höhere Tempera­ tur als die Taupunkttemperatur der Restfeuchte des Staub-Gemisches aufgeheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Inertgases auf etwa 30°C über der Taupunkttemperatur durchgeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß in Zwischenlagerungsstätten auch eine innere Sei­ tenflächenbedüsung mit aufgeheiztem Inertgas, insbe­ sondere CO₂-Gas durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Weitertransport und/oder der Zwischen­ lagerung verwendete aufgeheizte Inertgas mit einer Volumenströmung eingesetzt wird, die eine Kondensa­ tion der im Staub bzw. Staub-Gemisch enthaltenen Restfeuchte verhindert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Inertgases direkt oder in­ direkt im Bereich der Rauchgaserzeugung, insbeson­ dere der heißen Prozeßgaserzeugung, erfolgt.

6. Vorrichtung zur Aufheizung von Inertgas in einer Mahl­ trocknungsanlage mit mindestens einem Rauchgaserzeuger insbesondere für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der oder anschließend an die Ummantelung (6), insbesondere der Ausmauerung, des Rauchgaserzeugers (2; 12) und/oder in der Rauchgasströmung (22) eine Rohrwendel (7; 21) aus hitzebeständigem Material zur Erwärmung des hindurchgeleiteten Inertgases vorgese­ hen ist.