DE4134352C2 - Verfahren zum Trocknen von Rohbraunkohle und Schlämmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Roh­ braunkohle mit Wassergehalten bis 70 Masse-% und Schlämmen mit Feststoffgehalten von 2 bis 98 Masse-% mit einem indi­ rekt beheizten Wirbelschichtbett, aus dem durch Wärmezufuhr entstandener Dampf und Wirbelmedium als Abdampf austreten und das mit einem Teil des Abdampfes nach dessen Reinigung, insbesondere Entstaubung, durch Rezirkulation fluidisiert wird, das geeignet ist zur Anwendung in der Industrie, dem Bauwesen, der Landwirtschaft sowie der kommunalen Entsor­ gung.

Der Stand der Technik solcher Trocknungsverfahren und -vor­ richtungen wurde von Weiss auf der internationalen VGB-Kon­ ferenz "Wirbelschichtsysteme 1990" vom 14.-15. November 1990 in Essen vorgetragen.

Charakteristisch für diese Verfahren und Vorrichtungen ist, daß sie einen Abdampf erzeugen, dessen Nutzung nach Reini­ gung stofflich möglich und energetisch aus betriebswirt­ schaftlichen Gründen notwendig ist.

Für die energetische Nutzung sind bekannt

• - die Kondensation des Abdampfes unter Abgabe von Nutzwärme an Dritte
• - die Expansion des Abdampfes in einer Abdampfturbinenan­ lage zur Elektroenergieerzeugung mit nachgeschalteter Abdampfkondensationsanlage, die den Abdampfturbinenge­ gendruck auf dem erforderlichen bzw. möglichen Niveau hält und die nicht kondensierbaren Bestandteile des Ab­ dampfes an die Umgebung oder eine spezielle Entsorgung abführt,
• - die Kompression des Abdampfes auf ein Druckniveau, das die Verwendung des Abdampfes zur indirekten Beheizung des Wirbelschichtbettes des Trocknungsverfahrens selbst ermöglicht.

Das von Weiss u. a. beschriebene WTA-Verfahren sieht eine Variante mit Kompression von Abdampf zu Dampf für die Behei­ zung des Wirbelschichtbettes im Trocknungsverfahren vor, bei der das Heizdampfkondensat vor seiner eventuellen stoffli­ chen Nutzung gekühlt wird, indem es unter Abgabe von Flash- Dampf an den Kompressor entspannt und danach zur indirekten Vorwärmung des zu trocknenden Gutes eingesetzt wird.

Diese letztere Variante des Standes der Technik setzt einen kontinuierlichen und stabilen Betrieb der Trocknungsanlage voraus, da ihre vorteilhafte Nutzung weitgehend stabile Stoff- und Energieströme erfordert, die nach vorliegenden praktischen Erfahrungen mit industriellen Anlagen dieser Art nicht gesichert werden können. Die thermische Nutzung des Abdampfes ist zwar technisch sicher, jedoch zeigt die prak­ tische Anwendung, daß in den wenigsten Fällen ausreichender Wärmebedarf mit diesem niedrigen Temperaturniveau vorhanden ist.

Die Komplettierung von Trocknungsanlagen mit Abdampfturbi­ nenanlagen zur Elektroenergieerzeugung wird von den meisten Investoren im Vergleich zum Ergebnis als zu aufwendig einge­ schätzt, so daß auf eine energetische Abdampfnutzung meist verzichtet wird. Um die dadurch auftretenden Energieverluste zu vermeiden, wurde schließlich in der DE 41 15 781 A1 vorgeschlagen, Abdampfturbolader zu verwenden, die das Arbeitsvermögen des durch Wärmezufuhr entstandenen Abdampfes für die Rezirkulation des als Wirbelmedium verwendeten Abdampfes nutzt.

Aus der DE 39 43 366 A1 ist weiterhin ein Verfahren zum Trocknen von Feststoffmaterialien bekannt, die weniger als 98 M-% eines verdampfungsfähigen Materials, insbesondere Wasser enthalten. Dabei werden obengenannte Feststoffmaterialien einem Wirbelschichttrockner mit indirekt beheiztem Wirbelschichtbett, welcher das durch ein Wirbelmedium aufgewirbelte Feststoffmaterial enthält, zugeführt. Dabei ist das Wirbelmedium das verdampfungsfähige Material in Dampfform; das verdampfte Material wird einer Reinigung, Kühlung und/oder Kondensation, das ausgetragene getrocknete Material einer weiteren Verarbeitung, Nutzung oder Deponieentsorgung zugeführt.

Dabei wird die Temperatur in einer Feststofftrocknungsanlage mit Wirbelschichtbett und Abdampfrezirkulierung so geregelt, daß der Abdampf nur die unterhalb dieser Siedetemperatur flüchtigen Bestandteile des Feststoffmaterials oder der Schlämme enthält, deren nichtkondensierbare und nichtlösliche Anteile durch Kühlung und Kondensation vom Abdampf separiert werden.

Die Parameterbereiche des Heizmediums Dampf werden mit p=0,2 bis 4,0 MPa und δ=125 bis 255°C sowie einer mittleren Temperaturdifferenz zwischen kondensiertem Dampf und Wirbelschichtbett von 10 bis 150 K angegeben, der Druck im Wirbelschichtbett soll etwa dem Umgebungsdruck entsprechen.

Daraus wird deutlich, daß die Temperatur des Trocknungsprozesses im Wirbelschichtbett im Normalbereich liegt, d. h. über 100°C, angegeben sind 118°C, beträgt.

Die AT 386 071 B beschreibt eine Anlage zum Trocknen von körnigen Feststoffen mit einem durch Heizflächen im Wirbelbett, d. h. indirekt beheiztem Trockner, bei dem das hauptsächlich aus Wasserdampf bestehende abströmende Fluidisierungsmedium nach Kondensierung und Abscheidung der im Trockner aufgenommenen Substanzen zum Trockner rezirkuliert wird.

Dazu wird ein Teil des vom Wirbelbett abströmenden Fluidisierungsmediums einem Mischkondensator mit angeschlossenem Wärmeverbraucher zugeführt.

Es werden zwei Parameterbereiche für die Kondensatgewinnung angegeben: Kondensatdruck etwa gleich Atmosphärendruck und Kondensattemperatur knapp unter 100°C (einstufige Schaltung) und Kondensatdruck etwa 1,2 bar und Kondensattemperatur etwa 105°C (zweistufige Schaltung).

Das heißt auch hier liegt die in der Beschreibung angegebene Temperatur des Trocknungsprozesses im Wirbelbett im Normalbereich bei über 100°C.

Die DE 37 24 960 A1 letztlich bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von feinkörnigen, feuchten Schüttgütern in einem indirekt beheizten Wirbelbetttrockner, wobei der Trocknungsvorgang unter Einwirkung eines Wirbelmediums durch Wärmeübertragung von den von einem Heizmedium durchströmten Wärmeübertrager-Einbauten an das Schüttgut vor sich geht. Dabei wird zumindest ein Teil des Wassers aus dem Schüttgut entfernt und als gegebenenfalls anschließend zu entstaubender Brüden aus dem Trockner herausgeführt.

Auch in dieser Literaturstelle liegt die Temperatur des Trocknungsprozesses im Wirbelschichtbett bei über 100°C.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Trocknung von Rohbraunkohlen und von Schlämmen in einem indirekt beheizten, mit Abdampf fluidiertem Wirbelschichtbett so durchzuführen, daß eine energetische Abdampfnutzung zur Vermeidung negativer Auswirkungen auf die Betriebswirtschaftlichkeit nicht erforderlich, aber eine stoffliche Nutzung des Abdampfes möglich ist, wobei die Trocknungstemperatur im Wirbelbett deutlich unter 100°C beträgt und bei der Trocknung ein solcher Abdampf entsteht, der in seinem exergetischen Niveau nur wenig über dem Exergieniveau von Umweltträgern wie Luft und Wasser liegt.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt in der im Patentanspruch angegebenen Weise.

Die Erfindung hat mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Die wesentlichen sind:

• - aufgrund des niedrigen Exergieniveaus des Abdampfes kann die Abdampfkondensationswärme ohne Nutzung und energetische Nachteile gegenüber anderen Varianten der Trocknung im indirekt beheizten, mit Abdampf fluidisierten Wirbelschichtbett an die Umgebung abgeführt werden,
• - die direkte Verbindung zwischen Wirbelbett und Abdampfkondensator sichert im Zusammenwirken mit der Abdampfkondensation Abdampfdrücke über dem Wirbelschichtbett, die eine Rezirkulation von Abdampf als Wirbelmedium wirtschaftlich erlaubt und die Verwendung von Heizmedien zur indirekten Beheizung des Wirbelschichtbettes mit einem mittleren Temperaturniveau von kleiner 100°C ermöglicht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird am nachfolgenden Beispiel mit Hilfe von Fig. 1 beschrieben.

Das indirekt beheizte, mit rezirkuliertem Abdampf fluidi­ sierte Wirbelschichtbett des Trockners 1 ist über eine Rohr­ leitung 2 mit einem indirekt gekühlten Abdampfkondensator 3 verbunden. In die Rohrleitung 2 sind eine mechanische Abdampfentstaubung 4, eine Abzweigung 5 für die Rezirkula­ tion des Wirbeldampfes durch das Kreislaufgebläse 6 und ein Drosselorgan 7 eingebunden.

Das Kühlwasser wird dem Abdampfkondensator mit einer Tempe­ ratur von 30°C zu und aus diesem mit einer Temperatur von 38°C abgeführt. Der Abdampfdruck im Kondensator beträgt 0,0738 bar, was einer Abdampfkondensationstemperatur von 40°C entspricht. Der Abdampfströmungswiderstand zwischen Wirbelschichtbett und Abdampfkondensator beträgt 0,0262 bar, so daß sich über dem Wirbelschichtbett ein Abdampfdruck von 0,1 bar ausbildet, was einer theoretischen Wasserverdamp­ fungstemperatur von 45,8°C entspricht. In Abhängigkeit vom zu trocknenden Gut erfordert der praktische Betrieb Wirbel­ schichttemperaturen von 50 bis 65°C. Temperaturen des Mediums zur Beheizung des Wirbelschichtbettes unter 100°C sind für den praktischen Betrieb der Trocknung deshalb aus­ reichend.

Claims (1)

1. Verfahren zum Trocknen von Rohbraunkohle mit Wassergehalten bis 70 Masse-% und Schlämmen mit Feststoffgehalten von 2 bis 98 Masse-% in einem indirekt beheizten Wirbelschichtbett, aus dem durch Wärmezufuhr entstandener Dampf und Wirbelmedium als Abdampf austreten und das mit einem Teil des Abdampfes nach dessen Reinigung, insbesondere Entstaubung, durch Rezirkulation fluidisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelschichtbett mit einem Abdampfkondensator, der bei einer Temperatur arbeitet, die mindestens 1 Kelvin, aber höchstens 50 Kelvin über dem Umwelttemperaturniveau liegt, verbunden ist, und die Trocknung im indirekt beheizten Wirbelschichtbett als Niedertemperaturtrocknung zwischen 50 und 65°C bei einem Abdampfdruck über dem Wirbelschichtbett betrieben wird, der um den Abdampfströmungswiderstand zwischen Trockner und Kondensator höher liegt als der Abdampfdruck im Kondensator.