DE4116402A1 - Verfahren zur entstaubung von abdampf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entstaubung von Abdampf, insbesondere von Abdampf aus Trocknungsanlagen mit indirekt be­ heiztem Wirbelschichtbett, in denen das zu trocknende Gut mit re­ zirkuliertem Abdampf fluidisiert wird.

Das Verfahren kann insbesondere angewendet werden in Anlagen zur Kohle- und Klärschlammtrocknung, aber auch in anderen Anlagen zur Trocknung von rieselfähigen Schüttgütern und Schlämmen in der Land­ wirtschaft, der Lebensmittelindustrie usw.

Bei der Trocknung von Brennstoffen, Schlämmen, organischen und an­ organischen Abprodukten in Anlagen mit indirekt beheiztem Wirbel­ schichtbett und Fluidisierung des zu trocknenden Materials mit Dampf, z. B. rezirkuliertem Abdampf, werden mit dem Abdampf erheb­ liche Mengen Staub aus dem Wirbelschichtbett ausgetragen. Der Staub­ austrag kann 20 Masse-% und mehr, bezogen auf erzeugte Masse Trockengut, betragen. Der größte Anteil des mit dem Abdampf ausge­ tragenen Staubes hat eine Körnung kleiner 0,125 mm.

Aus Gründen der Trockenproduktrückgewinnung, des Schutzes der zur Rezirkulation und Abdampfnutzung eingesetzten Technik, wie Gebläse und Turbinen, der Abdampfnutzung im allgemeinen und der Entsorgung des Kondensates aus der Abdampfkondensation, ist eine weitgehende Entstaubung des Abdampfes erforderlich. Nach der Entstaubung sollte der Staubgehalt im Abdampf 40 mg/kg Abdampf nicht übersteigen. Es ist bekannt, daß sich Produkte, die während des Trocknungsvorganges stark schrumpfen, wie Braunkohle, nach der Trocknung wieder schwer befeuchten lassen. Deshalb wird beim Stand der Technik die Entstau­ bung des Abdampfes mechanisch mit Prallabscheidern, Zyklonen, Multi­ zyklonen u. a. oder mit Hilfe elektrostatischer Aufladung in Elektro­ filtern durchgeführt.

Die mechanischen Abdampfentstaubungsverfahren erreichen in der Regel die geforderten Abdampfreinheitsgrade nicht. Unter Beachtung der Druckverluste im Abdampfstrom erreicht man meist Staubgehalte im Abdampf, die mehr als 1,0 g/kg Abdampf betragen.

Es ist deshalb üblich, der mechanischen Stufe zur Entstaubung des Abdampfes einen Elektrofilter nachzuschalten, der Reststaubgehalte kleiner 30 mg/kg Abdampf, bei genügend großer Auslegung, sichern kann.

Die Entstaubung des Abdampfes erfordert deshalb beim Stand der Tech­ nik teure Vorrichtungen mit hohen Raum- und Platzbedarf.

Im Zuge der Entwicklung von Abdampfentstaubungsanlagen wurde er­ kannt, daß eine betriebssichere Entstaubung, gleichgültig ob mecha­ nisch oder elektrostatisch, nur möglich ist, wenn der Abdampf sicher im überhitzten Zustand vorliegt. Die zur Abdampfentstaubung verwen­ deten Vorrichtungen, wie Zyklone und Elektrofilter, werden deshalb von außen beheizt und gut wärmeisoliert, was den Aufwand der Abdampf­ entstaubung weiter erhöht.

Das Ziel der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren vorzu­ schlagen, das mit geringerem finanziellen und technischen Aufwand, platz- und raumsparend die an die Entstaubung von Abdampf gestell­ ten Aufgaben, in Bezug auf den Restgehalt an Staub im gereinigten Abdampf, erfüllt.

Die technische Aufgabe besteht darin, eine Alternative zur elektro­ statischen Entstaubung des Abdampfes zu finden.

Während der Entwicklung von mechanischen und elektrostatischen Ver­ fahren zur Abdampfentstaubung wurde gefunden, daß bei Abkühlung des Abdampfes auf seine Siedetemperatur Störungen in den Entstaubungs­ anlagen auftraten. Diese wurden zurückgeführt auf gebildetes Konden­ sat und rückbefeuchteten Staub. Was zu der Erkenntnis führte, daß kondensierender Abdampf getrockneten Staub im Abdampf schneller rückbefeuchtet als es Wasser vermag, so daß eine isotherme Abdampf­ wäsche möglich ist.

Erfindungsgemäß wird deshalb in den zu entstaubenden Abdampfstrom soviel Wasser eingespritzt, daß die Abdampftemperatur auf die zum Abdampfdruck gehörende Kondensationstemperatur sinkt und mindestens 1 Masse-% des Abdampfstromes, durch direkte Wärmeübertragung an das eingespritzte Wasser, kondensiert.

Es ist ebenfalls erfindungsgemäß, wenn als Wasser zur Einspritzung in den Abdampfstrom Kondensat des Abdampfes selbst verwendet wird. Es hat sich gezeigt, daß das in den Abdampfstrom eingespritzte Wasser und das dadurch erzeugte Abdampfkondensat mehr als 99,9% des im Abdampf enthaltenen Staubes binden, so daß der nach der Ein­ spritzung vorliegende Abdampf nur noch einen Staubgehalt kleiner 5 mg/kg erreichen kann.

Erfindungsgemäß erfolgt die Einspritzung des Wassers in den Abdampf­ strom in einen speziellen, der mechanischen Entstaubung vorgeschal­ teten, Großraum- oder Venturiwascher.

Es ist auch erfindungsgemäß, wenn für die Abdampfentstaubung Turbo­ maschinen eingesetzt werden in die Wasser eingespritzt wird. Erfindungsgemäß werden das staubhaltige Einspritzwasser und Ab­ dampfkondensat vom gereinigten Abdampf bei Sattdampftemperatur mechanisch getrennt und der Feststoffanteil im Wasser/Kondensat- Gemisch angereichert, so daß eine feststoffreiche Trübe und ein feststoffärmeres Abwasser entstehen. Das feststoffärmere Abwasser wird dem Einspritzwasser zugegeben und aus dem Verfahren abgeführt, während die feststoffreiche Trübe dem Trockner zugeführt wird.

Die Erfindung ermöglicht eine gegenüber dem Stand der Technik leistungsfähigere Entstaubung mit Vorrichtungen die billiger herzustellen und zu betreiben sind und die platz- und raumsparend gebaut werden können.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird beschrieben mit Hilfe der Fig. 1 am Beispiel einer Anlage zur Trocknung von Braunkohle in einem indirekt be­ heizten Wirbelschichtbett, das mit rezirkuliertem Dampf fluidisiert wird.

Kennzeichnend für das Beispiel sind:

- zu trocknendes Gut
Rohbraunkohle
- Wassergehalt der Rohbraunkohle	55,0 Masse-%
- Wassergehalt der Trockenbraunkohle	10,0 Masse-%
- Rohbraunkohledurchsatz	50,0 t/h
- Wasserverdampfung	25,0 t/h
- Staubaustrag aus dem Wirbelschichttrockner	2 500 kg/h
- Staubaustrag aus dem Zyklon	250 kg/h
- Abdampfmenge nach Zyklon	67 000 kg/h
- Staubbeladung vor isothermer Wäsche	3,731 g/kg Abdampf
- Staubgehalt nach isothermer Wäsche	0,005 g/kg Abdampf
- auszuwaschender Staub	249,665 kg/h

Erfindungsgemäß wird der in der isothermen Wäsche zu entfernende Staub mit Wasser beladen, das durch kondensierenden Abdampf, d. h. Dampffeuchte, bereitgestellt wird. Bei Braunkohle beträgt der für das Auswaschen notwendige Wassergehalt im Staub mindestens 30 Masse-%, d. h. die zu entfernenden rund 250 kg Feinstaub müssen rund 110 kg kondensierenden Abdampf aufnehmen. Erfindungsgemäß wird durch Waschwassereinspritzung die Feuchte im Abdampf auf mindestens 1 Masse-% eingestellt, d. h. 670 kg Abdampf werden durch direkte Wärme­ übertragung an das Waschwasser kondensiert, also eine 6fach höhere Menge als theoretisch erforderlich. Verwendet als Waschwasser wird im Beispiel Abdampfkondensat mit einer Temperatur von 39°C. Die isotherme Wäsche arbeitet bei einem Druck von 1,05 bar und einer Kondensationstemperatur von 101°C. Somit ist eine Enthalpiediffe­ renz von 1510,4 MJ/h im Wascher vom Abdampf an das Waschwasser zu übertragen. Zu diesem Zwecke müssen im Wascher 5800 kg Abdampfkon­ densat versprüht werden.

Zur Verbesserung der Flächendeckung im Wascher ist es außerdem möglich, mit Staub beladenes Waschwasser aus dem Waschersumpf, gegebenenfalls nach Reduzierung des Feststoffanteiles, ebenfalls im Wascher durch Rückführung zu versprühen.

Anstelle des Abdampfkondensates kann natürlich auch anderes Brauch­ wasser als Kühlmittel im Wascher versprüht werden.

Somit ergibt sich folgender Betriebsablauf für das erfindungsgemäße Verfahren:
Die Rohbraunkohle wird in das indirekt beheizte Wirbelschichtbett des Trockners (1) eingetragen. Nach einer durchschnittlichen Ver­ weilzeit von 30 bis 40 min verläßt die eingetragene Braunkohle, getrocknet auf einen Wassergehalt von 10 Masse-%, das Wirbelschicht­ bett. Der aus dem Wirbelschichtbett austretende Abdampf ist mit 30 bis 50 g Staub/kg Abdampf beladen. Mit dieser Beladung wird der Ab­ dampf in den Zyklon (2) eingeleitet und dort auf einen Staubgehalt von 3 bis 5 g/kg Abdampf entstaubt. Nach dem Zyklon durchströmt der vorentstaubte Abdampf die erfindungsgemäße isotherme Abdampfwäsche (3). Im Kopf des Abdampfwäschers (4) wird über ein Düsensystem (5) Ab­ dampfkondensat und oder Brauchwasser mit einer Temperatur von 30 bis 40°C versprüht. Der Massebedarf beträgt 80 bis 100 g Abdampfkonden­ sat pro kg zu reinigender Abdampf. Zur Erhöhung des Wascheffektes wird gleichzeitig Wasser aus dem Sumpf des Waschers (6) zum Wascherkopf (4) zurückgefahren und dort über das Düsensystem (5) mit versprüht. Das sich im Sumpf des Waschers (6) sammelnde, mit Staub beladene, Wasser wird über einen Dekanter und/oder Filter (7) gefahren und dort in einen Schlamm mit einem Feststoff­ gehalt von 200 g/kg Wasser und Abwasser getrennt, das eine Fest­ stoffbeladung kleiner 50 mg/kg Wasser aufweist.

Bei einer Verdüsung von 5800 kg Abdampfkondensat/h im Wascherkopf (4) mit einer Temperatur von 30°C müssen auch wieder 5800 kg Wasser/h aus dem Wasserkreislauf ausgeschleust werden. Das erfolgt durch Ableitung aus dem Gesamt­ prozeß und durch Rückführung des in der Zentrifuge und Filter (7) angereicherten Schlammes in das Wirbelschichtbett (1). Im Beispiel sind das 1500 kg Schlamm/h, d. h. 4300 kg Wasser aus dem Waschprozeß werden aus dem Gesamtsystem ausgeschleust, wobei die insgesamt aus dem Trocknungsverfahren mit integrierter isothermer Abdampfwäsche auszuschleusende Wassermasse der zu verdampfenden Wassermasse ent­ spricht, wenn kein fremdes Brauchwasser dem Wascher zugefahren wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Entstaubung von Abdampf aus Trocknungsanlagen mit indirekt beheiztem Wirbelschichtbett, in denen das zu trocknende Gut mit rezirkulierendem Abdampf fluidisiert wird, der im überhitzten Zustand mechanisch möglichst weitgehend vorentstaubt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abdampfstrom nach der trockenen mechanischen Vorent­ staubung soviel Wasser eingedüst wird, daß die Abdampftemperatur auf die zum Abdampfdruck gehörende Siedetemperatur sinkt und min­ destens 1 Masse-% des Abdampfstromes durch direkte Wärmeüber­ tragung an das eingespritzte Wasser bei isothermer Prozeßführung kondensiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Eindüsung in den Abdampfstrom erforderliche Wasser dem Ab­ dampfkondensatstrom des Trocknungsverfahrens selbst entnommen wird, der aus dem Trocknungsprozeß abgeführt werden muß.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Kühlung des Abdampfes in den Abdampfstrom eingedüste Wasser oder Abdampfkondensat in einer gesonderten, der trockenen mechanischen Vorentstaubung nachgeschalteten, Prozeßstufe er­ folgt, die auch eine im Prozeß eingebundene Turbomaschine, wie Turboverdichter oder rotierender Propeller, sein kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nach der isothermen Abdampfwäsche vorliegende staubangereicherte Wasser und/oder Abdampfkondensat in einen staubabgemagerten und einen staubangereicherten Teilstrom separiert wird, wobei der staubabgemagerte Teilstrom aus dem Gesamtprozeß abgegeben und der staubangereicherte Teilstrom in den Trocknungsprozeß, z. B. das indirekt beheizte Wirbelbett, zurückgefahren wird.