DE4106553A1 - Verfahren zum abkuehlen heissen gutes und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen heißen Gutes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 13.

In Reaktoren werden rieselfähiges Gut, beispiels­ weise Asche einem Reaktions- und/oder einem Trock­ nungs-Prozeß unterworfen. Der Reaktions-Prozeß kann exotherm oder auch unter Fremdwärmezufuhr erfolgen. Es bleibt ein außerordentlich heißes Gut über, das einer Handhabung erst nach einem in der Regel langen Abkühlprozeß zugänglich ist. Dies ist außerordent­ lich unbefriedigend, da hierfür aufwendige Kühlein­ richtungen und Lagermöglichkeiten geschaffen werden müssen und da darüber hinaus die Güter oft zum Stau­ ben neigen, weshalb es günstig wäre, sie gleich in verschlossene oder verschließbare Behälter, bei­ spielsweise Säcke, abfüllen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das ein sehr schnelles Abkühlen heißen Gutes ermöglicht, ohne daß zusätzlich eine Staub-Gefahr auftritt, und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens anzu­ geben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfah­ ren der gattungsgemäßen Art durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß gleichsam in einem durchgehenden Arbeitsgang der Reaktions- und/oder Trocknungs-Prozeß und ein sehr schneller Abkühlvorgang stattfindet, der das heiße Gut auf eine Temperatur herunterbringt, in der es handhabbar, beispielsweise in Säcke abfüllbar, ist. Da dieser Prozeß in einem geschlossenen Reaktor stattfindet, ist eine Staubgefahr beim Abkühlen nicht gegeben. Die Ansprüche 2 bis 12 geben zahl­ reiche vorteilhafte und teilweise erfinderische Einzelheiten hierzu an.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 13 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Beson­ ders vorteilhaft ist, daß der für den Reaktions­ und/oder Trocknungs-Prozeß ohnehin notwendige Reak­ tor nur mit einigen zusätzlichen Maßnahmen ausge­ stattet werden muß, um zu den vorteilhaften Wirkun­ gen zu kommen. Die Ansprüche 14 bis 17 geben vor­ teilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anlage an.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol­ gend anhand der Zeichnung näher erläutert, die in schematischer Darstellung eine Anlage zur Behandlung von Asche zeigt. Diese weist einen üblichen Reaktor 1 auf, der ein druckfestes Gehäuse 2 aufweist, in das ein Heizmantel 3 integriert ist. In diesen mün­ den Zuführstutzen 3a, durch die über eine Heizlei­ tung 4 ein Heizmedium, beispielsweise Dampf, zuge­ führt wird. Aus dem Heizmantel 3 münden Abführstut­ zen 5 aus, von denen das abgekühlte Heizmedium, bei­ spielsweise als Kondensat, durch Abführleitungen 6 abgeführt wird.

Im Gehäuse 2 des Reaktors ist in üblicher Weise ein Rührwerk 7 angeordnet, das über ein Getriebe 8 von einem Rührwerks-Antriebsmotor 9 angetrieben wird.

Auf dem Behälter ist ein Einlaß 10 zur Zuführung von zu behandelndem Gut angebracht, während an der Unterseite des horizontal gelagerten Gehäuses 2 ein Auslaß 11 für das behandelte Gut angeordnet ist. Einlaß 10 und Auslaß 11 sind druckfest verschließ­ bar. Auf dem Gehäuse 2 ist weiterhin ein Filterauf­ satz 12 angebracht, durch den Atmosphäre aus dem Reaktor 1 abgesaugt werden kann. Dieser Filterauf­ satz 12 ist über eine Leitung 13 mit einem Konden­ sator 14 verbunden, dem Kühlmedium über eine Kühl­ leitung 15 zugeführt wird. Aus dem Kondensator 14 wird das Kondensat über eine Kondensatleitung 16 einem Kondensat-Sammelbehälter 17 zugeführt, von wo es über eine Zuführleitung 18 mit einer Pumpe 19 wieder dem Innenraum 2 des Reaktors 1 zugeführt werden kann. Der Übersichtlichkeit halber ist nur eine in den Innenraum 2a einmündende, an die Zuführ­ leitung 18 angeschlossene Zuführdüse 20 dargestellt; tatsächlich sind über die Länge des Innenraums 2a verteilt mehrere derartige Zuführdüsen 20 vorge­ sehen.

Der Sammelbehälter 17 ist im übrigen über eine Va­ kuumleitung 21 mit einer Vakuumpumpe 22 verbunden, durch die auf dem geschilderten Weg der Innenraum 2a des Reaktors 1 unter Teilvakuum gesetzt werden kann, und zwar unter gleichzeitiger Absaugung der im Reak­ tor befindlichen Atmosphäre.

Weiterhin mündet in den Innenraum 2a des Gehäuses 2 des Reaktors 1 eine Dampfleitung 23, mittels derer in den Innenraum 2a des Reaktors 1 Dampf zur Durch­ führung einer Reaktion eingeführt werden kann.

Im konkreten Fall wird durch den Einlaß 10 als zu behandelndes Gut Braunkohlenasche mit einer geringen Restfeuchte bis maximal 6% und einem CaO-Gehalt von 5 bis 35% eingegeben. Diese Asche wird einem Reak­ tions-Prozeß unter Zuführung von Wasser, gegebenen­ falls in Dampfform, unterzogen, wobei zum einen eine Heizung durch Zuführung von Dampf durch die Heizlei­ tung 4 erfolgt und wobei gleichzeitig durch Umwand­ lung des Calziumoxid in Calziumhydroxid Reaktions­ wärme frei wird. Der Gesamtprozeß findet unter Druck statt, wobei den auftretenden Temperaturen von etwa 210° entsprechende Wasserdampf-Sättigungsdrücke von etwa 20 bar auftreten. Während dieses Prozesses ist ein in der Leitung 13 befindliches Ventil 24 ge­ schlossen. Gleichermaßen ist ein Druck-Entspannungs­ ventil 25 am Filteraufsatz 12 geschlossen. Am Ende des Reaktions-Prozesses wird das Druck-Entspannungs­ ventil 25 geöffnet, so daß ein Druckabfall im Inne­ nraum 2a des Reaktors 1 stattfinden kann. Durch die­ ses Entspannungsventil 25 entweicht der im Reaktor befindliche Dampf. Im Anschluß daran wird das Druck-Entspannungsventil 25 geschlossen und mittels der Pumpe 19 über die Zuführleitung 18 aus dem Kon­ densat-Sammelbehälter 17 Methanol über die Zuführ­ düse 20 in den Innenraum 2a des Reaktors 1 einge­ sprüht. Auch hierbei läuft - gleichermaßen wie bei dem vorangehenden Reaktions-Prozeß - das Rührwerk 7. Mittels des Methanols wird das behandelte Gut, also die mit Calziumhydroxid versetzte Asche, die noch eine Restfeuchtigkeit aufweist, in sehr kurzer Zeit von 180°C auf etwa 80°C abgekühlt. Die schnelle Ab­ kühlung erfolgt dadurch, daß das Methanol verdampft und der Asche die notwendige Verdampfungswärme ent­ zieht. Dieser Methanoldampf mit Spuren von Wasser­ dampf wird durch die Vakuum-Pumpe 22 durch den Kon­ densator 14 abgezogen, von wo das Methanol dem Sam­ melbehälter 17 zugeführt wird. Von dort kann es dann - in der bereits geschilderten Weise - im Kreislauf zurück zum Reaktor 1 geführt werden. Da im Reaktor 1 ein technisch übliches Teilvakuum von etwa 0,5 bis 0,9 bar erzeugt wird, ist die Siedetemperatur von Methanol entsprechend niedrig, so daß eine sehr schnelle Abkühlung des behandelten Gutes, also der Asche mit Calziumhydroxid auf etwa 80°C erfolgen kann. Die behandelte Asche wird nach Schließen des Ventils 24 durch den Auslaß 11 abgezogen und kann sofort in Kunststoff- oder Papier-Säcke abgefüllt werden. Nach der Entleerung des Reaktors 1 wird der Auslaß 11 wieder geschlossen. Ein neuer Zyklus kann beginnen.

Anstelle von Methanol kann jede andere Flüssigkeit verwendet werden, deren Siedetemperatur bei Normal­ druck (1013 mbar) unter 100°C liegt, so daß bei An­ wendung eines geeigneten Vakuums die Siedetemperatur deutlich unter 80°C liegt. Außerdem sollte auf jeden Fall die Verdampfungswärme ausreichend groß sein, und zwar zweckmäßigerweise zwischen 300 kJ/kg und 1200 kJ/kg bei Normaldruck (1013 mbar). Zur Abküh­ lung der Asche von etwa 180°C auf etwa 80°C werden - bei Einsatz von Methanol - etwa 0,1 kg pro kg Asche benötigt.

In dem Filteraufsatz 12 werden Aschepartikel abge­ schieden, die von dem abzuführenden Wasserdampf oder dem abzuführenden verdampften Kühlmittel mitgerissen werden.

Claims (17)

1. Verfahren zum Abkühlen heißen Gutes, das in einem Reaktor (1) einem Reaktions- und/oder Trocknungs- Prozeß unter Temperaturerhöhung auf deutlich über 100°C unterworfen wurde, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar im Anschluß an den Prozeß ein Verdamp­ fungs-Kühlmittel mit einer Siedetemperatur unter 100°C in den Reaktor (1) gesprüht wird und daß das verdampfte Verdampfungs-Kühlmittel aus dem Reaktor (1) abgesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Verdampfungs-Kühlmittel mit einer Sie­ detemperatur unter 100°C bei Normaldruck eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Reaktor (1) zumindest beim Absau­ gen des verdampften Kühlmittels einem Teil-Vakuum unterworfen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Teil-Vakuum im Bereich von 0,5 bis 0,9 bar liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdampfungs-Kühl­ mittel mit einer Verdampfungswärme von 300 bis 1200 kJ/kg eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Methanol als Verdamp­ fungs-Kühlmittel eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeß und der Abkühlvorgang chargenweise durchgeführt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut auf etwa 80°C abgekühlt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des Gutes oberhalb von 150°C beginnt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Gut Asche ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungs-Kühl­ mittel nach dem Absaugen kondensiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das kondensierte Verdampfungs-Kühlmittel dem Reaktor (1) erneut zugeführt wird.

13. Anlage durch Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem druckfesten Reaktor (1), in den mindestens eine Leitung (23) für Dampf und/oder Wasser einmündet, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Reaktor (1) mindestens eine Zuführdüse (20) für ein Verdampfungs-Kühlmittel ein­ mündet und daß der Reaktor (1) mit einer Absaugein­ richtung versehen ist.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (1) an eine Vakuum-Pumpe (22) ange­ schlossen ist.

15. Anlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Reaktor (1) und Absaugein­ richtung ein Kondensator (14) für das Verdampfungs- Kühlmittel angeordnet ist.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (14) ein Kondensat-Sammelbehäl­ ter (17) zugeordnet ist.

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensat-Sammelbehälter (17) über eine Pumpe (19) mit der mindestens einen Zuführdüse (20) verbunden ist.