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Einrichtung zum Trocknen von Braunkohle Bei der Trocknung von Braunkohle
mit dem Ziele der Erhaltung der Stückigkeit der insbesöndere lignitischen, holzartigen
Braunkohlen, z. B. nach dem Verfahren Prof. F1eißners (Patent 447 576 und
4666i7), wind die Kohle dadurch auf höhere, über 100' C liebende Temperatur
erhitzt, daß in druckfesten Gefäßen Sattdampf oder Dampf mit Heißwasser höherer
Spannung in länger dauernde Berührung mit der zu trocknenden Kohle gebracht wird.
Die Zeitdauer dieser Berührung richtet sich nach dem Wärmeleitvermögen der Kohle,
da bei diesen Trocknungsverfahren eine möglichst vollkommene Durchwärmung jedes
einzelnen, auch größeren Kohlenstückes bezweckt wird. Bekanntermaßen wird bei Erwärmung
derartiger Kohle über eine Temperatur von etwa 12o bis 25o° C die Kolloidalstruktur
der Braunkohlen derart verändert, daß die kapillar aufgebaute Kohlensubstanz nicht
-mehr in der Lage ist, die ursprünglich enthaltene Wassermenge zu- behalten. Bei
Erreichung einer genügend hohen Temperatur werden aus den die Zellwände aufbauenden
Kohlenstoff-Wasserstoff-Sauerstoff-Verbindungen, Kohlensäure und wohl auch Wasser
unter teilweiser Zerstörung von Carboxyl- und Hydroxylgruppen abgespalten. Während
sich die Abspaltung von CO2 nachweisen läßt (es entstehen etwa .21 Kohlensäure je
z kg Reinkohlensubstanz), so entzieht sich die Wasserabspaltung dem experitnentellen
Nachweis infolge des gleichzeitig einsetzenden Trocknungsvorganges. Da Vorhandensein
von Carboxyl- undHydroxylgruppen bedingt jedoch. die Höhe des Haftkoeffizienten
des Wassers an den Zellwänden und damit die hydrophilen Eigenschaften der lignitischen
Kohlen. Außerdem wird durch die erhöhte Temperatur die Viscosität des Wassers in
den Zellen herabgesetzt und durch die Wärmeausdehnung auch die Kapillaren erweitert.
Die Folge dieser kombinierten Einflüsse zeigt sich darin, daß ein wesentlicher Teil
,des in der Kohle enthaltenen Wassers aus dieser in flüssiger Form austritt,
wodurch
der geringe Wärmeaufwand j e i kg entfernten Wassers beim Trocknen nach diesem Verfahren
bedingt ist, da für deii flüssig austretenden Wasseranteil die V erdampfungswärme
des Wassers nicht aufgewandt werden muß. Durch Kondensation de eingeleiteten Dampfes
an der relativ kalten Kohle und durch Austritt des flüssig abgeschiedenen Kohlenwassers
ist das Auftreten von Flüssigkeit in den Trocknern bedingt, wenn nicht die Erwärmung
überhaupt unter Zuhilfenahme von Heißwasser erfolgt.
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Durch die Erwärmung der Kohle auf höhere Temperaturen wird auch eine
größer,-Wärmemenge in der Kohlensubstanz und in der nach Austritt des flüssig abgegebenen
Wassers noch in der Kohle vorhandenen Feuchtigkeit aufgespeichert, so daß bei der
an die Erwärmung anschließenden Dampfdrucksenkung durch Entspannung auf Atmosphärendruck
und gegebenenfalls Vakuutnanwendung unter Temperatursenkung weitere Wassermengen
in Dampfform aus der Kohle abgeschieden werden; der hierbei entwickelte Entspannungsdampf
dient zur Vorwärmung des Einsatzes in einem zweiten Trockner. Mit diesem Trocknungsvorgang
ist eine bedeutende Schrumpfung der Kohle verbunden, so daß das Schüttgewicht der
getrockneten Kohle nur um ein geringes tiefer liegt als das Schüttgewicht der eingesetzten
Kohle.
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Dieser Schrumpfvorgang hat jedoch den -Nachteil, daß sich die Isohle
in den Trocknern außerordentlich dicht lagert und zur Brückenbildung neigt. Außerdem
wird die kohle etwas bildsam; ähnlich wie Holz nach l:rwärnien mit Wasserdampf leicht
gebogen «-erden kann. Es konnte die Erfahrung gemacht werden, (iah manche Kohlen,
besonders wenn sie mit höheren Dampfdrücken über 2o atii behandelt wurden. nur schwer
aus feststehenden Trocknergefäßen auszutragen sind, weil die eintretende Brückenbildung
de--. Kohle in den Trocknern einen schüttungs= mäßigen Mistrag verhindert, der erst
durch mechanische Einwirkung mit Stangenarbeit orler Klappeneinbauten in den Dämpfern
hervorgerufen werden kann.
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L m diesen -Nachteil zu vermeiden, werden die Kohlentrockmtngsgefäße
für das unter i?rhaltung der Stückform erfolgende Trocknen erfindungsgemäß in ähnlicher
Art, wie es z. B. bei Gellulosekochern bekannt ist. kippbar ausgebildet: Die Trocknungsgefäße
sind jedoch mit Dampfzuleitungen (Frischclampf, Überströ nidampf von der Entspannung,
`'akuumleitung;i, ferner mit Wasserableitungen zum Abführen des huniinsäurehaltigen
und mit Aschenbestandteilen und Kohlenstückchen verunreinigten Kondensate ausgrestattet.
Es bedarf daher einer besondcrei, _ltisüildun g dieser Trocknergefällle uiri Zuleitungen.
Die Drehzapfen in üblicher Art zur Einführung des Dampfes bzw. Ableitung #1e s Kondensates
und der Dämpfe 'zu be-
nutzen, ist wohl möglich, schließt jedoch lü-#ondere
Korrosionsgefahr ein, da sowohl @le:-immer nässehaltige Frischdampf (Satt lainpf
als auch der staubhaltige Überströrndampf und die littniinsättrelialtigen Abwässer
korrodierende Wirkungen ausüben. Die Korrosionsgefahr- muß jedoch von den Haup,-trägern,
den Drehzapfen, ferngehalten wer: den. Auch können diese Rolirleitungsanschlüsse
nicht, ähnlich wie bei kippbare#i Cellulosekochern, durch Anschrauben (]ei-Leitungen
an die an den Kocherkörper vcirgesehenen Putzen und Anschlüsse erzielt werden, da
die Cliärgendauer bei der Kohlentrocknung mir rund 3 Stunden beträgt, wä li -rend
Sie Gellulosebereitung etwa ifi b-36 Stunden erfordert. Ferner dürfen die Trocknergefäße
zur Kohlentrocknung leine Einbauten erhalten, die der Bewegung der Kohlenmasse bei
rIer Austragung irgen-.-«-elche Hindernisse entgegensetzen.
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Es ist daher erforderlich, für Kohlrntrocl.-nungszwccke besonders
ausgebildete druckfeste Gefäße zu entwickeln, die den voriivzeichneten Bedingungen
entsprechen.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung
ausgestatteten kippbaren Dämpfer: in Fig. i iln Aufri-und in Fig. a irn Grundriß.
wobei die Al,-lenkungsstelle der Frischdanipfzuleitung i:ii waagerechten Schnitt
dargestellt ist.
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Dein in Traglagern i drehbaren Dämpfer = wird der Frischdampf mittels
eines außerhalb der Drehzapfentraglager in deren Achsv liegenden @"erteilerl:opfes
3 zugeführt, L' dessen Stopfbüchse .4 drehbar die vor #le:ii Traglager aus der Drehachse
abgelenkte. ani Drehzapfen befestigte Leitung 3 hineinreicht. die entlang des Dämpferaußenmantels
zum oberen Stutzen 6 desselben führt. Zur Ai;-leitung des Dampfes oder des Kondensate,
aus (lein Därnpfer:tutzen 7 #iient eine äl1nliche Rohranordnung am anderen Drehzapfen
-en#Ie:. Zum Durchblasen eines ini Kondensaisaminler vorgesehenen Plattenrostes
kan-, Frischdampf der Dampfzuleitung 5 dui-c", einen Stutzen "" un-1 Leitung 9 entngnimeii
werden.
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Das Wesentliche der beschriebenen Ei-irichtung ist, daß die Zufuhr
des Dampfe zwar axial erfolgt, jedoch nicht drrch ein', axiale Bohrung in den Drehzapfen
den Dämpfern zugeführt wirft: die Zuleitung zweigt vielmehr vor (lein Traglager
ab, um einer:; it zum oberen Dämpferteil. an-lererseits zun! unteren Dämpferteil
außen an den Dämpfer:, entlang zu führen. Hierdurch ist ermöglicht,
claß
mir finit zwei Dampfleitungsanschlüssen l n den Dämpferkörper selbst das
Auslangen gefunden werden kann. Diese an den Dämpfern selbst angebrachten Leitungen
führen je nach der Betriebsphase entweder Überströmdampf oder Frischdampf oder auch
Kondensat: Die Verteilung auf . die feststehenden Zu- und. Ableitungsrohre erfolgt
durch Verteil.rlcöpfe, welche außerhalb der Traglager für die Drehzäpfen angeordnet
sind. Das Kondensat wird durch den in den Dämpfern immer vorhandenen Überdruck durch
die zum unteren Dämpferteil führende Rohrleitung hochgedrückt, axial abgeführt und
an dem einen Verteilerkopf nach abwärts abgeführt. Zur vollständigen Klarstellung
des auszuführenden Schaltvorganges sei der Ablauf einer etwa 3 Stunden dauernden
Charge geschildert.
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Der Dämpfer stehe aufrecht; es -.werden zuer.st die Deckelklappschrauben
gehiftet und der Deckel von der Füllöffnung auf einem Hängewagen seitlich abgeschoben.
Sodann wird der Dämpfer selbst mit frischer Kohle gefüllt, der Deckel wieder aufgesetzt
und ver-
schraubt: Zeitdauer maximal i o Minuten. Sodann wird an dem Dampfverteilerkopf
jenes Ventil geöffnet, welches die Verbindung mit einer Ringleitung herstellt, die
alle oder eine größere Anzahl von Dämpfern untereinander verbindet. Bei einem anderen,
bereits genügend durch Dampf erwärmten Dämpfer wird das entsprechende Ventil geöffnet,
so claß Abdampf aus dem zweiten Dämpfer in dem mit frischer Kohle gefüllten Dämpfer
strömen kann, um sich unter Wärmeabgabe zu kondensieren. Bekanntermaßen erfolgt
der @@ armeübergang von Dampf auf einen vorzuwärmenden Körper dann besonders rasch,
wenn der wärmeliefernde Dampf zur Kondensation gebracht wird. Nach etwa io bis
25 Minuten ist fast aller aus dem zweiten Dämpfer abströmende Dampf in den
ersten Dämpfer zur Kondensation gebracht, wobei sich ein Ausgleichsdruck von etwa
1,5 bis a.5 ata -Dampfdruck einstellt. Das sich bildende Kondensat fließt in den
am unteren Dämpferende angebrachten Sammler un#1 wird von dort mit Hilfedes sich
gegen Ende dieses Vorgangs einstellenden geringen Überdrucks durch die von unten
nach oben gehende Rohrleitung durch den Verteiler hochgedrückt und über ein Großsammelgefäß
(Anhängegefäß) unmittelbar in -die Abwasserleitung geführt, wenn nicht -der Wärmeinhalt
noch zur Wasservorwärmung ausgenützt werden soll.
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Ist dieser .als Vorwärinerperiode 'zu bezeichnende Betriebsvorgang
beendet, wird das Dampfeinströrnventil am Verteiler geschlossen. dafür aber jenes
Ventil geöffnet, welches -lie Verbindung zeit der Frischdampfleitung herstellt.
- Nunmehr strömt Frischdampf in den Dämpfer, kondensiert sich zuerst an der relativ
kalten Kohle, welches Kondensat durch den immer mehr steigenden -Dampfdrück über
die untere Rohrleitung am Dämpfer durch den zweiten Verteiler in das vorerwähnte
Anhängegefäß gedrückt wird, dessen untere Auslässe zwischenzeitlich geschlossen
werden, so daß. sich das sich bildende Kondensat in dem Sammler (Anhängegefäß) aufspeichert.
Während- anfänglich große Dampfmengen in den Dämpfer i einströmen, nimmt die stündliche
Dampfmenge. immer mehr ab, bis schließlich praktisch nur mehr die Abstrahlungsverluste
durch Dampfzufuhr gedeckt werden. Die Verbindung mit der Frischdampfleitung bleibt
je nach Art der zu trocknenden Kohle 6o bis etwa i2o Minuten bestehen. . Nach Ablauf
dieser Zeitspanne ist die zu trocknende Kohle vollkommen durch- -wärmt. Während
dieses Vorgangs tritt auch die vorstehend beschriebene Erscheinung des Austrittes
von Wasser in flüssiger Form auf. Dieses Wasser, welches aus der Kohle tritt, vermehrt
das Dampfkondensat und tritt auch mit diesem in das Anhängegefäß über'.
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Ist die Durchwärmung der Kohle nach etwa 6o bis i2o Minuten vollendet,
so wird das Ventil zur Frischdainpfleitung am Verteiler geschlossen und die Verbindung
zur Überstromleitung hergestellt. Es übernimmt der Dämpfer nunmehr gegen einen anderen
Dämpfer die Aufgabe, die dieser zweite Dämpfer gegen den ersten Dämpfer während
der Vorwärmeperiocle dieses Dämpfers erfüllt hat. Der erste Dämpfer entspannt sich
in diesen Dämpfer. Die Zeitdauer ist gleich jener der Vorwärineperiode und beträgt
io bis :25 Minuten. Nach Vollendung des Entspannens wird vorerst das im Anhängegefäß
noch befindliche Kondensat, welches sich ebenfalls entspannt tat, durch die Abwasserleitung
entleert und sodann die Verbindung finit der Vakuumleitung zweckmäßig über die beiden
Verteiler an jeder Seite des Dämpfers" hergestellt, damit die Vakuumwirkung sowohl
von oben als auch von unten auf :die in den Trocknern liegende Kohle eintreten kann.
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nach Art der Kohle ist hierfür ein Zeitaufwand von 2o bis 6o Minuten erforderlich.
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Nach Vollendung dieses Abschnitts wird der Deckel des Dämpfers geöffnet,
dieser selbst gekippt und .die Kohle entleert, wozu wieder ein Zeitaufwand von etwa
1o Minuten erforderlich ist. Da durch die Vakuumwirkung die Kohle nur auf etwa 6o
bis 65' C abgekühlt werden kann, wird die an sich fertig getrocknete Kohle
in Bunker gestürzt. in welche in gleichmäßigem Strom Kaltluft von unten zur Kühlung,
aber auch Nachtrocknung und - Alterung der Kohle eingeblasen
wird.
Die Verwen:lung von Warmluft empfiehlt sich weder aus wirtschaftlichen noch technischen
Gründen, weil die Herstellung von Warmluft Kosten verursacht und den Nachteil hat,
daß die getrocknete Kohle nicht genügend abgekühlt wird, wodurch :die Gefahr der
Selbstentzündung gegeben ist..