EP0222730A2 - Verfahren zum Trocknen von wasserreichen Braunkohlen - Google Patents

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EP0222730A2
EP0222730A2 EP86890287A EP86890287A EP0222730A2 EP 0222730 A2 EP0222730 A2 EP 0222730A2 EP 86890287 A EP86890287 A EP 86890287A EP 86890287 A EP86890287 A EP 86890287A EP 0222730 A2 EP0222730 A2 EP 0222730A2
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EP
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water
fine grain
coal
separated
fed
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Michael Dipl.-Ing. Schweizer
Jaroslav Dipl.-Ing. Dr. Fohl
Gero Tessmer
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Voestalpine AG
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Voestalpine AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10F—DRYING OR WORKING-UP OF PEAT
    • C10F5/00—Drying or de-watering peat

Definitions

  • the invention relates to a method for drying water-rich lignite, in which the coal to be dried is sieved before a saturated steam treatment and fine grain is separated off and the sieve overflow with a grain size of less than 300 mm is treated with saturated steam and dried.
  • lignite is dried under a saturated steam atmosphere with pressures of 10 to 40 bar and temperatures of 180 to 250 ° C. 300 to 800 l of heavily polluted water are produced per ton of raw coal.
  • the amount of water generated depends on the water content of the raw coal and the desired degree of drying of the dry coal. It is already known to use such water obtained from the process to brew coal for the purpose of preheating.
  • the process water used for over-spraying itself has a solids content of about 5 to 40 g / l, this solids content essentially containing extremely fine grain.
  • the solids content contains only about 10% with grain sizes greater than 50 ⁇ , about 50% of the solids content has a grain size less than 10 ⁇ .
  • humic acids in amounts of 40 to 150 mg / l and phenols in amounts of 5 to 30 mg / l are present in this process water, so that the cleaning of process water of this type subsequently becomes relatively complex.
  • the present invention now aims to leave the process economy and, in particular, to reduce the effort for cleaning the wastewater arising in the process while improving the degree of drying.
  • the invention consists essentially in that the coal to be dried is overbrown with hot water and preheated before the separation of fine grain and that the separated fine grain fraction and the hot water are subjected to an adsorption stage, whereupon the solids are separated from the liquid phase. Because the fine grain and hot water separate the adhesive grain and other, especially hot water-soluble, wastewater-polluting substances prior to introduction into the drying reactor, the Flauerner drying can be carried out more effectively and more quickly.
  • this separated fine grain being subjected to an adsorption stage, in particular over a period of at least 1 minute, preferably 2 to 5 minutes, it is possible to use this coal grain discharged from the drying process to carry out particularly simple and extremely effective adsorption of pollutants in the waste water , which makes subsequent wastewater treatment much easier.
  • the process according to the invention is advantageously carried out in such a way that fine grain with a maximum grain size of 5 mm, preferably 1 mm, is separated off.
  • the adsorption stage can be carried out in a reactor, to which additional adsorbents may be added.
  • adsorption reactor With such an adsorption reactor, it is readily possible to remove phenols and other organic substances directly, as a result of which the dissolved portion of the dirt load in the waste water is reduced.
  • the Fine fraction of raw coal helps to reduce residual pollution due to its adsorption properties.
  • the adsorption effect can be improved by extending the reaction time, changing the flow conditions, and also by adding, for example, coal dust.
  • the slurry of a preferably multi-stage is then added to this adsorption stage Subjected to flocculation and after sludge separation a sludge dewatering.
  • the solids can be separated off in the process in a simple manner, if necessary after thickening by centrifuging, the solids separation being able to comprise conventional thickeners, lamella thickeners, electrolytic flotation cells or cyclones.
  • CaO, Ca (OH) 2, FeS04 or polyelectrolytes can be used as flocculants.
  • the addition of such flocculants significantly increases the settling speed, so that the thickening apparatus can be significantly reduced.
  • the solids concentration easily reaches values above 300 g / l and can be carried out in several stages.
  • disc filters, drum filters or belt presses can of course also be used to separate the solids.
  • the solids obtained can then be incinerated, in particular to produce saturated steam, the calorific value of the solid depending on the type of coal and ash content being approximately 1800 to 2500 Kcal / kg.
  • the wastewater remaining after the solids have been separated can be separated in further stages depending on the requirements cleaned, for which it is particularly advantageous to proceed in such a way that the liquid phase obtained in the solids separation is passed through a filter, in particular a sand filter, and the rinsing water is fed to the flocculation.
  • a filter in particular a sand filter
  • backwashing devices are usually used in order to remove residual suspended matter and to clean the filter.
  • cleaning with adsorber resins is recommended, followed by treatment with activated carbon, which is advantageously used as a final cleaning stage.
  • treatments with ion exchangers for the production of boiler feed water for the drying steam can be used with advantage.
  • the eluates of the adsorber resins and the used activated carbon can be fed together with the dewatered sludge to the combustion for steam generation.
  • the cleaned water can at least partially be returned to the sand filter as rinsing water or be sent to a biological cleaning system.
  • the process wastewater is cleaned in operation in a manner that is simple and easy to maintain, while at the same time improving the energy balance of coal drying.
  • a system according to the invention is shown diagrammatically in the drawing.
  • raw coal is fed in, hot waste water being drawn off from the coal drying reactor 2 via a line 3 for overflowing the raw coal for the purpose of preheating the same.
  • the over-brewed raw coal passes to a sieve 4, in which fine-grain fractions are underneath 5 mm, preferably less than 1 mm, are separated and only the grain fractions between 5 and 300 mm or 1 and 50 mm are fed to the coal drying 2.
  • the fine grain fraction subsequently passes into an adsorption reactor 5. Additional adsorbents such as activated carbon can be fed to the adsorption reactor 5.
  • the slurry brought out of the adsorption reactor is fed to a flocculation reactor 6, to which flocculants are metered in from a corresponding metering device 7.
  • a renewed addition of flocculant from a corresponding metering device 7 can subsequently be carried out again, whereupon the slurry is subjected to a solid separation 8.
  • the solids are then transferred to a sludge dewatering 9, whereas the liquid phase is fed to a sand filter 10.
  • a part of the filtrate flowing out of the sand filter can be used for backwashing the solids from the sand filter 10 and can be returned to the flocculation reactor 6 via a line 11.
  • a filtrate from the sludge dewatering can be returned to the flocculation reactor 6 via a line 12.
  • the dewatered sludge reaches a combustion stage 13, in which steam for the coal drying 2 can be produced.
  • the corresponding steam line is designated 14.
  • the filtrate leaving the sand filter is subjected to further purification by means of adsorber resins at 15, after which purification by means of activated carbon can be carried out at 16.
  • the eluates resulting from the regeneration of the adsorber resins and the used activated carbon can subsequently also be burned in the incinerator 13, the liquid medium leaving the activated carbon filter already being described as extremely pure.
  • the pure water can already be drained into a receiving water via line 18.
  • a partial flow of the purified water can be added to the purified water after the solids separation 8 via a ring line 19.
  • the dry coal discharge is indicated schematically at 20 and the ash discharge from the incinerator is indicated at 21.

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Abstract

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades beim Trocknen von wasserreichen Braunkohlen und zur Erleichterung der Reinigung von anfallenden Prozeßwässern in einer Fleißnertrocknung wird vorgeschlagen, die Rohkohle mit heißem Abwasser zu überbrausen und den Feinkornanteil mit einer maximalen Korngröße von 5 mm, vorzugsweise 1 mm, abzutrennen. Der Feinkornanteil wird in der Folge einer Adsorptionsstufe (5) unterworfen, wobei nach einer Reaktionszeit von wenigstens 1 min, vorzugsweise 2 bis 5 min, ein Großteil der das Abwasser belastenden löslichen Stoffe an diesem Feinkorn adsorbiert wird. In der Folge wird das Abwasser nach einer Flockung in einem Flockungsreaktor (6) und einer Feststoffabscheidung (8) weiter gereinigt, wofür Sandfilter (10), Adsorberharze und Aktivkohle verwendet werden können. Das gereinigte Prozeßwasser kann als Speisewasser für eine Dampferzeugung in einer Verbrennungsanlage (13) herangezogen werden und teilweise zur Spülung der Sandfilter (10) herangezogen werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von wasserreichen Braunkohlen, bei welchem die zu trocknende Kohle vor einer Sattdampfbehandlung gesiebt und Feinkorn abgetrennt wird und der Siebüberlauf mit einer Körnung von kleiner 300 mm mit Sattdampf behandelt und getrocknet wird.
  • Bei einem bekannten Fleißnerverfahren wird Braunkohle unter Sattdampfatmosphäre mit Drücken von 10 bis 40 bar und Temperaturen von 180 bis 250°C getrocknet. Je Tonne Rohkohle fallen 300 bis 800 l teilweise stark verschmutzten Wassers an. Die anfallende Wassermenge ist abhängig vom Wassergehalt der Rohkohle und dem gewünschten Trocknungsgrad der Trocken­kohle. Es ist bereits bekannt, derartiges aus dem Prozeß gewonnenes Wasser zum Überbrausen von Kohle zum Zwecke der Vorwärmung heranzuziehen. Das zum Überbrausen herangezogene Prozeßwasser hat selbst einen Feststoffgehalt von etwa 5 bis 40 g/l, wobei dieser Feststoffgehalt wesentlich überaus feines Korn enthält. Der Feststoffanteil enthält nur etwa 10 % mit Korngrößen von größer als 50 µ, etwa 50 % des Fest­stoffanteiles weist eine Korngröße von kleiner 10 µ auf. Darüberhinaus sind in diesem Prozeßwasser Huminsäuren in Mengen von 40 bis 150 mg/l und Phenole in Mengen von 5 bis 30 mg/l anwesend, sodaß sich die Reinigung derartiger Prozeß­wässer in der Folge relativ aufwendig gestaltet.
  • Aus der US-PS 4 395 334 ist bereits ein Verfahren der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei welchem eine Siebung der zu trocknenden Kohle vorgeschaltet ist. Eine derartige Siebung, welche ohne Erwärmung und ohne Wasser­zufuhr durchgeführt wird, erlaubt keine nennenswerte Abtrennung von Haftkorn und das in die Sattdampftrocknung eingebrachte Material führt auf Grund der verbleibenden Anteile von Phenolen, Huminsäuren od. dgl. zu einer weiteren Belastung des Prozeßabwassers. Derartige Verunreinigungen sind für eine biologische Reinigung des Abwassers, wie sie dem bekannten Vorschlag entspricht, überaus ungünstig und beeinträchtigen den Reinigungseffekt.
  • Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, die Prozeß­ökonomie zu verlassen und, insbesondere den Aufwand für das Reinigen der im Prozeß entstehenden Abwässer bei gleichzeitiger Verbesserung des Trocknungsgrades zu reduzieren. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die zu trocknende Kohle vor dem Abtrennen von Feinkorn mit Heißwasser überbraust und vorgewärmt wird und daß der abgetrennte Feinkornanteil und das Heißwasser einer Adsorptionsstufe unterworfen werden, worauf die Feststoffe von der flüssigen Phase getrennt werden. Dadurch, daß das Feinstkorn und mit Heißwasser das Haftkorn und weitere, insbesondere heißwasserlösliche, abwasserbelastende Stoffe vor dem Einbringen in den Trocknungsreaktor abgetrennt werden, läßt sich die Fleißner­trocknung effektiver und rascher durchführen. Dadurch, daß dieses abgetrennte Feinstkorn einer Adsorptionsstufe, insbesondere über einen Zeitraum von wenigstens 1 min, vorzugsweise 2 bis 5 min, unterworfen wird, gelingt es, mit diesem aus dem Trocknungsprozeß ausgeschleusten Kohlekorn eine besonders einfache und überaus effektive Adsorption von Schadstoffen des Abwassers zu betreiben, welche die nach­folgende Reinigung des Abwassers wesentlich erleichtert.
  • In vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß Feinkorn mit einer maximalen Korngröße von 5 mm, vorzugsweise 1 mm, abgetrennt wird.
  • Die Adsorptionsstufe kann in einem Reaktor vorgenommen werden, welchem gegebenenfalls zusätzliche Adsorptionsmittel zugesetzt werden. Mit einem derartigen Adsorptionsreaktor ist es ohne weiteres möglich, Phenole und andere organische Substanzen unmittelbar abzutrennen, wodurch der gelöste Anteil der Schmutzfracht im Abwasser verringert wird. Der Feinanteil der Rohkohle trägt zur Verminderung der Rest­verschmutzung aufgrund seiner Adsorptionseigenschaften bei. Die Adsorptionswirkung kann durch Verlängerung der Reaktions­zeit, Veränderung der Strömungsverhältnisse, sowie auch durch Zusatz von beispielsweise Kohlenstaub verbessert werden.
  • Um in der Folge die vorgeschriebenen Abwassergrenzwerte, welche Feststoffe von maximal 50 mg/l, einen neutralen pH-Wert und Phenole in einer maximalen Menge von 0,1 mg/l vorschreiben, zu erreichen, wird anschließend an diese Adsorptionsstufe die Aufschlämmung einer vorzugsweise mehr­stufigen Flockung unterworfen und nach einer Feststoff­abtrennung einer Schlammentwässerung zugeführt. Die Fest­stoffabtrennung kann im Rahmen des Verfahrens in einfacher Weise, gegebenenfalls nach einem Eindicken durch Zentrifu­gieren vorgenommen werden, wobei die Feststoffabscheidung konventionelle Eindicker, Lamelleneindicker, elektrolytische Flotationszellen oder Zyklone umfassen kann. Um die Absetzge­schwindigkeiten bei der Feststoffabtrennung zu erhöhen, können als Flockungsmittel CaO, Ca(OH)₂, FeS0₄ oder Poly­elektrolyte eingesetzt werden. Der Zusatz derartiger Flockungsmittel erhöht die Absetzgeschwindigkeit wesentlich, sodaß die Eindickapparaturen wesentlich verkleinert werden können. Die Feststoffkonzentrierung erreicht auf diese Weise leicht Werte über 300 g/l und kann mehrstufig durchgeführt werden. Neben einem Zentrifugieren können selbstverständlich Scheibenfilter, Trommelfilter oder Bandpressen zum Abtrennen der Feststoffe eingesetzt werden.
  • Die gewonnenen Feststoffe können anschließend einer Verbren­nung, insbesondere zur Erzeugung von Sattdampf, zugeführt werden, wobei der Heizwert des Feststoffes je nach Kohlentyp und Aschegehalt ca. 1800 bis 2500 Kcal/kg beträgt.
  • Das nach dem Abtrennen der Feststoffe verbleibende Abwasser kann je nach den Erfordernissen noch in weiteren Stufen gereinigt werden, wofür insbesondere mit Vorteil so vorge­gangen wird, daß die bei der Feststoffabtrennung gewonnene flüssige Phase über ein Filter, insbesondere ein Sandfilter, geführt wird und das Spülwasser der Flockung zugeführt wird. Bei Sandfiltern wird üblicher weise mit Rückspüleinrichtungen gearbeitet, um Restschwebestoffe abzuscheiden und den Filter zu reinigen. Zur Verringerung des chemischen Sauerstoff­bedarfes auf weniger als 100 mg Sauerstoff/l empfiehlt sich in der Folge eine Reinigung mittels Adsorberharzen, wobei eine Behandlung mit Aktivkohle, welche mit Vorteil als Endreinigungsstufe eingesetzt wird, nachgeschaltet wird. Zusätzlich sind Behandlungen mit Ionenaustauschern zur Erzeugung von Kesselspeisewasser für den Trocknungsdampf mit Vorteil verwendbar. Bei Verwendung von Adsorberharzen und/oder Aktivkohle können die Eluate der Adsorberharze und die verbrauchte Aktivkohle gemeinsam mit dem entwässerten Schlamm der Verbrennung zur Dampferzeugung zugeführt werden. Das gereinigte Wasser kann zumindest teilweise als Spülwasser zum Sandfilter rückgeführt oder einer biologischen Reinigung zugeführt werden.
  • Insgesamt ergibt sich eine im Betrieb einfache und von der Wartung unproblematische Reinigung des Prozeßabwassers bei gleichzeitiger Verbesserung der Energiebilanz der Kohle­trocknung.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher er­läutert.
  • In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Anlage diagram­matisch dargestellt. Bei 1 wird Rohkohle aufgegeben, wobei aus dem Kohletrocknungsreaktor 2 heißes Abwasser über eine Leitung 3 zum Überbrausen der Rohkohle zum Zwecke der Vorwärmung derselben abgezogen wird. Die überbrauste Rohkohle gelangt auf ein Sieb 4, bei welchem Feinkornanteile unter 5 mm, vorzugsweise unter 1 mm, abgetrennt werden und nur die Kornanteile zwischen 5 und 300 mm, bzw. 1 und 50 mm der Kohletrocknung 2 zugeführt werden. Der Feinkornanteil gelangt in der Folge in einen Adsorptionsreaktor 5. Dem Adsorptions­reaktor 5 können zusätzliche Adsorptionsmittel wie z.B. Aktivkohle zugeführt werden.
  • Die aus dem Adsorptionsreaktor ausgebrachte Aufschlämmung wird einem Flockungsreaktor 6 zugeführt, welchem Flockungs­mittel aus einer entsprechenden Dosiereinrichtung 7 zudosiert werden. Eine neuerliche Zugabe von Flockungsmittel aus einer entsprechenden Dosiervorrichtung 7 kann in der Folge nochmals vorgenommen werden, worauf die Aufschlämmung einer Feststoff­abscheidung 8 unterworfen wird. Die Feststoffe werden an­schließend in eine Schlammentwässerung 9 übergeführt, wohin­gegen die flüssige Phase einem Sandfilter 10 aufgegeben wird. Ein Teil des aus dem Sandfilter abfließenden Filtrates kann zum Rückspülen der Feststoffe aus dem Sandfilter 10 verwendet und über eine Leitung 11 dem Flockungsreaktor 6 rückgeführt werden. Ebenso kann ein Filtrat aus der Schlammentwässerung über eine Leitung 12 dem Flockungsreaktor 6 zurückgeführt werden. Nach der Schlammentwässerung gelangt der entwässerte Schlamm in eine Verbrennungsstufe 13, in welcher Dampf für die Kohletrocknung 2 hergestellt werden kann. Die ent­sprechende Dampfleitung ist mit 14 bezeichnet.
  • Das das Sandfilter verlassende Filtrat wird einer weiteren Reinigung mittels Adsorberharzen bei 15 unterworfen, an­schließend kann noch eine Reinigung mittels Aktivkohle bei 16 vorgenommen werden. Die bei der Regenerierung der Adsorber­harze anfallenden Eluate sowie die verbrauchte Aktivkohle können in der Folge gleichfalls in der Verbrennungsanlage 13 mitverbrannt werden, wobei das das Aktivkohlefilter ver­lassende flüssige Medium bereits als überaus rein bezeichnet werden kann. Nach einer weiteren Behandlung über Ionen­austauscher, wie sie mit 17 schematisch angedeutet ist, kann aus diesem Wasser auch Speisewasser für die Prozeßdampf­gewinnung abgezweigt werden. Das reine Wasser kann über die Leitung 18 bereits in einen Vorfluter abgelassen werden. Über eine Ringleitung 19 kann ein Teilstrom des gereinigten Wassers nach der Feststoffabscheidung 8 dem gereinigten Wasser beigefügt werden.
  • Der Trockenkohleaustrag ist schematisch mit 20 bezeichnet und der Ascheaustrag aus der Verbrennungsanlage ist mit 21 angedeutet.

Claims (8)

1. Verfahren zum Trocknen von wasserreichen Braunkohlen, bei welchem die zu trocknende Kohle vor einer Sattdampfbehandlung (2) gesiebt (4) und Feinkorn abgetrennt wird und der Sieb­überlauf mit einer Körnung von kleiner 300 mm mit Sattdampf behandelt und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zu trocknende Kohle vor dem Abtrennen von Feinkorn mit Heißwasser überbraust und vorgewärmt wird und daß der abge­trennte Feinkornanteil und das Heißwasser einer Adsorptions­stufe (5) unterworfen werden, worauf die Feststoffe von der flüssigen Phase getrennt werden (8).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Feinkorn mit einer maximalen Korngröße von 5 mm, vorzugsweise 1 mm, abgetrennt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsstufe in einem Reaktor (5) vorgenommen wird, welchem gegebenenfalls zusätzliche feste Adsorptions­mittel zugesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­net, daß die die Adsorptionsstufe verlassende Aufschlämmung einer vorzugsweise mehrstufigen Flockung (6) unterworfen wird und nach der Feststoffabtrennung (8) einer Schlammentwäs­serung zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffabtrennung (8) gegebenen­falls nach einem Eindicken durch Zentrifugieren vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Feststoffabtrennung (8) gewonnene flüssige Phase über ein Filter, insbesondere ein Sandfilter (10), geführt wird und das Spülwasser der Flockung (6) zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtrat über Adsorberharze (15) geführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der entwässerte Schlamm und die bei der Regenerierung der Adsorberharze (15) anfallenden Eluate bzw. die verbrauchte Aktivkohle einer Verbrennung zur Dampf­erzeugung zugeführt werden.
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