EP0064616B1 - Einrichtung zum Trocknen und Vorerhitzen von Kokskohle - Google Patents

Einrichtung zum Trocknen und Vorerhitzen von Kokskohle Download PDF

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EP0064616B1
EP0064616B1 EP82103249A EP82103249A EP0064616B1 EP 0064616 B1 EP0064616 B1 EP 0064616B1 EP 82103249 A EP82103249 A EP 82103249A EP 82103249 A EP82103249 A EP 82103249A EP 0064616 B1 EP0064616 B1 EP 0064616B1
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cascades
heating
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Vladan Dr. Dipl.-Ing. Petrovic
Heinz Dipl.-Ing. Dürselen
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Krupp Koppers GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F28D7/0083—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium
    • F28D7/0091—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium the supplementary medium flowing in series through the units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
    • C10B57/10—Drying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D13/00—Heat-exchange apparatus using a fluidised bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids

Definitions

  • the invention relates to a device for drying and preheating coking coal in the fluidized bed by means of indirect heat exchange with a heating medium, which consists of a plurality of cascades cascading through the coking coal one after the other, each with vertically arranged heating pipes and an inflow floor at its lower end for producing the fluidized bed, the inflow floor consisting of horizontal tubes provided with outlet openings for the fluidized bed medium and arranged next to one another.
  • a device for drying and preheating coking coal in the fluidized bed is already known from DE-AS 23 42 154, steam being used both as a heating medium and as a fluidized bed medium.
  • the drying and preheating of the coal to a temperature of over 150 ° C takes place here in one stage, so that a very intensive heat supply is required, which experience has shown to have an adverse effect on the quality of the coal. It is possible that the coal will cake or cake on the heating pipes. Local overheating of the carbon particles can also take place, as a result of which changes in the coking properties can occur.
  • a device which consists of a plurality of cascades through which the coking coal passes one after the other, each having vertically arranged heating pipes and an inflow base at their lower end for producing the fluidized bed.
  • an inflow floor for producing a fluidized bed which consists of horizontal tubes arranged next to one another and provided with outlet openings for the fluidized bed medium.
  • the invention has now set itself the task of designing the inflow floor in a device of the type mentioned in such a way that an even more intensive and uniform fluidization of the coal in the bottom region of the cascades is achieved.
  • parts of the tubes of the inflow floor are guided upwards on the inner wall of the cascades and are also provided there with outlet openings for the fluidized bed medium.
  • a further advantageous embodiment of the generic device for drying and preheating coking coal is that the heating pipes in the individual cascades are combined to form a plurality of bundles arranged one above the other with separate feed and discharge lines for the heating medium. This measure significantly improves the space utilization of the tapering downwards, i.e. conical cascades than achieved in a single-stage heating tube arrangement.
  • the device for drying and preheating the coking coal has three cascades 1 and 111 arranged one above the other.
  • Each of these cascades tapers downwards in the shape of a truncated pyramid and in the present case contains three tube bundles A, B and C lying one above the other (FIG. 3).
  • These bundles of vertical heating pipes each have a branch line 1 connection to the main feed line 2 for the heating medium and a branch line 3 connection to the main exhaust line 4 of the heating medium.
  • the coal to be treated is first introduced into the uppermost cascade I, which it traverses from top to bottom and which it leaves through line 10. Via the cellular wheel sluice 11 and the line 12 connected to it, it then arrives in the middle cascade 11 and from this in turn through the line 13, the cellular wheel sluice 14 and the line 15 into the bottom cascade 111 .
  • the coal is subjected to a gradual heat treatment, in which it essentially pre-dries in the top cascade is, while further drying and preheating takes place in the middle cascade and finally the desired final temperature of the coal is set in the lowest cascade. This gradual application of heat ensures extremely gentle treatment of the coal.
  • a cascade with the bundles A, B and C vertical heating pipes is shown on a larger scale.
  • branch lines 1 for the supply of the heating medium to the individual bundles.
  • These branch lines are connected to the horizontal distribution lines 17, which in turn feed the vertical heating tubes 18.
  • the latter have at their lower end connection to the horizontal manifolds 19 and this to the already mentioned branch lines 3 of the main exhaust line 4.
  • the vertical arrangement of the heating pipes is particularly advantageous when - as mentioned - saturated steam is used as the heating medium, since in this case a uniform condensation of the saturated steam is guaranteed.
  • the inflow floor consists of a number of horizontal tubes arranged side by side, which are provided with outlet openings (not shown) for the fluidized bed medium. These outlet openings can have a diameter of 5 mm, for example, and are preferably attached to the underside of the tubes. This prevents coal from entering the pipe if the supply of the fluidized bed medium is interrupted.
  • These horizontal pipes are connected to the branch line 6 by the connecting lines 21.
  • the tubes 20 as tube parts 20 a and 20 b are guided upwards along the inner wall of the cascade.
  • These tube parts are also provided with outlet openings for the fluidized bed medium, so that the walls cause additional fluidization of the coal.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Trocknen und Vorerhitzen von Kokskohle in der Wirbelschicht mittels indirekten Wärmeaustausch mit einem Heizmedium, die aus mehreren, von der Kokskohle nacheinander durchlaufenen, sich nach unten verjüngenden Kaskaden besteht, die jeweils vertikal angeordnete Heizrohre und an ihren unteren Ende einen Anströmboden zur Erzeugung der Wirbelschicht aufweisen, wobei der Anströmboden aus mit Austrittsöffnungen für das Fließbettmedium versehenen, nebeneinander angeordneten horizontalen Rohren besteht.
  • Eine Einrichtung zum Trocknen und Vorerhitzen von Kokskohle in der Wirbelschicht ist bereits aus der DE-AS 23 42 154 bekannt, wobei Wasserdampf sowohl als Heizmedium als auch als Fließbettmedium benutzt wird. Das Trocknen und Vorerhitzen der Kohle auf eine Temperatur von über 150°C erfolgt hierbei einstufig, so daß eine sehr intensive Wärmezufuhr erforderlich ist, die sich auf die Beschaffenheit der Kohle erfahrungsgemäß nachteilig auswirkt. So ist es möglich, daß hierbei ein Zusammenbacken oder Anbacken der Kohle an den Heizrohren eintritt. Ebenso kann ein örtliches Überhitzen der Kohlepartikel erfolgen, wodurch Veränderungen in den verkokungstechnischen Eigenschaften auftreten können.
  • Aus der US-PS 3611 585 ist ferner eine Einrichtung bekannt, die aus mehreren, von der Kokskohle nacheinander durchlaufenen Kaskaden besteht, die jeweils vertikal angeordnete Heizrohre und an ihrem unteren Ende einen Anströmboden zur Erzeugung der Wirbelschicht aufweisen.
  • Aus der DE-OS 24 27 548 schließlich ist ein Anströmboden zur Erzeugung einer Wirbelschicht bekannt, der aus mit Austrittsöffnungen für das Fließbettmedium versehenen, nebeneinander angeordneten horizontalen Rohrem besteht.
  • Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Gattung den Anströmboden so auszubilden, daß eine noch intensivere und gleichmäßigere Fluidisierung der Kohle im Bodenbereich der Kaskaden erreicht wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß Teile der Rohre des Anströmbodens an der Innenwandung der Kaskaden aufwärts geführt und dort ebenfalls mit Austrittsöffnungen für das Fließbettmedium versehen sind.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der gattungsgemäßen Einrichtung zum Trocknen und Vorerhitzen von Kokskohle besteht darin, daß die Heizrohre in den einzelnen Kaskaden zu mehreren übereinander angeordneten Bündeln mit separaten Zu- und Ableitungen für das Heizmedium zusammengefaßt sind. Durch diese Maßnahme wird eine deutlich bessere Raumausnutzung der sich nach unten verjüngenden, d.h. konisch ausgebildeten Kaskaden als bei einer einstufigen Heizrohranordnung erreicht.
  • Einzelheiten der erfindungsgemäßen Einrichtung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen hierbei:
    • Fig. 1 und 2 Seiten- und Vorderansicht einer Ausführungsform der vorgeschlagenen Einrichtung,
    • Fig. 3 die Ausbildung einer Kaskade der Einrichtung nach Fig. 1 und 2 in größeren Maßstab,
    • Fig. 4 u.5 eine Draufsicht auf und einen vertikalen Schnitt durch den Anströmboden.
  • Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist die Einrichtung zum Trocknen und Vorerhitzen der Kokskohle drei übereinander angeordnete Kaskaden 1, und 111 auf. Jede dieser Kaskaden verjüngt sich nach unten pyramidenstumpfförmig und enthält im vorliegenden Fall drei übereinander liegende Rohrbündel A, B und C (Fig. 3). Diese Bündel vertikaler Heizrohre haben jeweils über eine Zweigleitung 1 Anschluß an die Hauptzuführungsleitung 2 für das Heizmedium sowie über eine Zweigleitung 3 Anschluß an die Hauptabzugsleitung 4 des Heizmediums. Als Heizmedium kommen hierbei die verschiedensten gasförmigen Wärmeträger sowie Wasserdampf, beispielsweise Sattdampf von 20 bar, in Betracht.
  • Zur Erzeugung der Wirbelschicht der zu behandelnden Kohle wird vorzugsweise Wasserdampf verwendet, der durch die Leitung 5 und die Zweigleitungen 6 den noch näher zu beschreibenden Anströmböden 7 zugeführt wird. Die Ableitung dieses Fließbettmediums erfolgt durch die Zweigleitungen 8 und die Sammelleitung 9. Bei dieser Anordnung sind die einzelnen Kaskaden gasdicht voneinander getrennt. Es ist jedoch auch möglich, die Zufuhr des Fließbettmediums nur am Fuß der erfindungsgemäßen Einrichtung, d.h. am Anströmboden 7 der-untersten Kaskade 111 vorzusehen. Das Fließbettmedium durchströmt in diesem Falle diese Kaskade und gelangt durch den Anströmboden der mittleren Kaskade 11 direkt in diese und von dort in gleicher Weise in die oberste Kaskade I, welche sie schließlich am oberen Ende verläßt. Bei dieser Anordordnung ist also die oben erwähnte gasdichte Trennung der Kaskaden voneinander nicht gegeben.
  • Die zu behandelnde Kohle wird zunächst in die oberste Kaskade I eingeleitet, die sie von oben nach unten durchwandert und die sie durch die Leitung lo verläßt. Über die hiermit verbundene Zellenradschleuse 11 und die Leitung 12 gelangt sie dann in die mittlere Kaskade 11 und aus dieser wiederum durch die Leitung 13, die Zellenradschleuse 14 und die Leitung 15 in die unterste Kaskade 111. Aus dieser wird sie schließlich mittels eines Schnekkenförderers 16 abtransportiert. Beim Durchlauf der drei Kaskaden wird die Kohle einer stufenweisen Wärmebehandlung unterworfen, wobei sie in der obersten Kaskade im wesentlichen vorgetrocknet wird, während in der mittleren Kaskade eine weitere Trocknung und Vorwärmung erfolgt und in der untersten Kaskade schließlich die gewünschte Endtemperatur der Kohle eingestellt wird. Durch diese stufenweise Wärmebeaufschlagung wird eine äußerst schonende Behandlung der Kohle sichergestellt.
  • In Fig. 3 ist eine Kaskade mit den Bündeln A, B und C vertikaler Heizrohre in größerem Maßstab dargestellt. Man erkennt die Zweigleitungen 1 für die Zufuhr des Heizmediums zu den einzelnen - Bündeln. Diese Zweigleitungen haben Anschluß an die horizontalen Verteilerleitungen 17, die ihrerseits wiederum die vertikalen Heizrohre 18 speisen. Letztere haben an ihrem unteren Ende Anschluß an die horizontalen Sammelleitungen 19 und diese an die bereits erwähnten Zweigleitungen 3 der Hauptabzugsleitung 4. Die vertikale Anordnung der Heizrohre ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn - wie erwähnt - Sattdampf als Heizmedium verwendet wird, da in diesem Falle eine gleichmäßige Kondensation des Sattdampfes gewährleistet ist.
  • Der Anströmboden besteht, wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter horizontaler Rohre, die mit nicht dargestellten Austrittsöffnungen für das Fließbettmedium versehen sind. Diese Austrittsöffnungen können beispielsweise einen Durchmesser von 5 mm aufweisen und sind bevorzugt an der Unterseite der Rohre angebracht. Dadurch wird verhindert, daß bei einer Unterbrechung der Zufuhr des Fließbettmediums Kohle in die Rohr eintreten kann. Diese horizontalen Rohre sind durch die Verbindungsleitungen 21 mit der Zweigleitung 6 verbunden. Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich, sind die Rohre 20 als Rohrteile 20 a bzw. 20 b ein Stück entlang der Innenwandung der Kaskade aufwärts geführt. Auch diese Rohrteile sind mit Austrittsöffnungen für das Fließbettmedium versehen, so daß von den Wandungen her eine zusätzliche Fluidisierung der Kohle erfolgt.

Claims (2)

1. Einrichtung zum Trocknen und Vorerhitzen von Kokskohle in der Wirbelschicht mittels indirektem Wärmeaustausch mit einem Heizmedium, die aus mehreren, von der Kokskohle nacheinander durchlaufenen, sich nach unten verjüngenden Kaskaden besteht, die jeweils vertikal angeordnete Heizrohre und an ihrem unteren Ende einen Anströmboden zur Erzeugung der Wirbelschicht aufweisen, wobei der Anströmboden aus mit Austrittsöffnungen für das Fließbettmedium versehenen, nebeneinander angeordneten horizontalen Rohren besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Teile (20 a bzw. 20 b) der Rohre (20) an der Innenwandung der Kaskaden (I, II, 111) aufwärts geführt und dort ebenfalls mit Austrittsöffnungen für das Fließbettmedium versehen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohre (18) in den einzelnen Kaskaden (I, II, III) zu mehreren übereinander angeordneten Bündeln (A, B, C) mit separaten Zu- und Ableitungen (1, 3) für das Heizmedium zusammengefaßt sind.
EP82103249A 1981-05-07 1982-04-17 Einrichtung zum Trocknen und Vorerhitzen von Kokskohle Expired EP0064616B1 (de)

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BR (1) BR8202371A (de)
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