FI86914C - Foerfarande samt anordning foer torkning av raobrunkolet i en turbulenszontorkare - Google Patents

Description

8691 4

Menetelmä ja laite raakaruskohiilen kuivaamiseksi pyörrevyöhy-kekuivurissa. - Förfarande samt anordning för torkning av räbrunkolet i en turbulenszontorkare.

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laite raaka-ruskohiilen kuivaamiseksi patenttivaatimuksen 1 tai 3 johdanto-osan mukaisesti.

Ennestään tunnetaan tapa kuivata hienojakoista, kosteata irtotavaraa pyörrekerroskuivurissa pyörrekeroksessa. Niissä irtotavara fluidisoidaan käyttämällä pyörreainetta - kaasua tai höyryä - ja saatetaan kosketuksiin kuivurin kuumennettujen läm-mönvaihdin-jäähdytysripojen kanssa. Kuumentaminen tapahtuu kuu-mennusaineella, joka yleensä on vesihöyryä. Tunnetuissa pyörre-vyöhykekuivureissa, joissa on lämmönvaihdin-jäähdytysrivat, on siten fluidisointienergian lisäksi saatava aikaan kuivausener-gia pyörrevyöhykkeeseen lämmönvaihdin-jäähdytysripojen välityksellä. Tällöin kuivaamiseen tarvittava energia johdetaan yleensä vesihöyryn muodossa kuivurille ulkopuolisesta höyryntuotta-mislaitteesta.

Tunnetuissa kuivausmenetelmissä pyörrevyöhykekuivurin jättävät kaasut jätetään joko kokonaan käyttämättä tai niitä käytetään ainoastaan lisäkuivausvaiheen yhteydessä tai matalalämpötilojen tuottamiseen. Tunnetut irtotavaran kuivaamiseen tarkoitetut laitteet ovat epätaloudellisia. Lisäksi ne vaikuttavat haitallisesti ympäristöön.

Kosteat, etenkin hienojakoiset irtotavarat, kuten vilja, mutta myös tahnamaiset tavarat, kuten esim. liete, ovat pyörrevyöhyk-keessä kuivattaessa kuivauskäyttäytymiseltään toistensa kaltaisia ja eroavat toisistaan oleellisesti vain haihdutushöyrymää-rän ja vaadittavan kuivausenergian suhteen.

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on aikaansaada menetelmä 2 8691 4 kostean raakaruskohiillen kuivaamiseksi pyörrekerroksessa siten, että se on vähän energiaa tarvitseva ja samalla taloudellinen ja ympäristöystävällinen. Tähän tarvittavan laitteen tulee olla rakenteeltaan yksinkertainen, kustannuksiltaan edullinen ja toiminnaltaan varma.

Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen l tunnusmerkkiosan sekä patenttivaatimuksen 3 tunnusmerkkiosan mukaisesti.

Keksinnön mukaisessa kuivausmenetelmässä käytetään sinänsä tunnettua pyörrevyöhykekuivuria, jossa on lämmönvaihdin-jäähdytysrivat (kontaktipyörrevyöhykekuivuri), jossa kuivattava irtotavara fluidisoidaan haihdutushöyryllä, joka aluksi nousee itsestään irtotavarasta. Kuivauksessa syntyvät haihdutushöyryt puhdistetaan pölystä sähkösuotimella. Tämän lisäksi puhdistetut haihdutushöyryt jaetaan kahdeksi virraksi, joista toinen, edullisesti suurempi, johdetaan tiivistimeen. Tästä tiivistetyt höyrymäiset haihdutushöyryt johdetaan pyörrevyöhykekuivurin lämmönvaihdin-jäähdytysripoihin kuumennusaineena, jolloin ne luovuttaessaan kondensaatiolämpöänsä irtotavaralle kondensoituvat lämmönvaihdin-jäähdytysrivoissa. Haihdutushöyrytiiviste johdetaan edelleen lauhduttimeen (kondensomaatti), jolloin paine laskee. Sieltä tiiviste joutuu paineenalennussäiliöön. Paineenalennussäiliössä on vaihe-erotin, joka erottaa höyrymäi-sen haihdutushöyryn nestemäisestä tiivisteestä. Paineen aletessa vapautuvat kaasumaiset haihdutushöyryt ohjataan höyrykier-rossa höyrytiivistimen imupuolelle.

Toinen sähkösuotimesta lähtevistä haihdutushöyryn osavirroista johdetaan höyrynkiertopuhaltimeen ja sieltä edelleen pyörreai-neena pyörrevyöhykekuivuriin takaisin. Viimeksi mainitussa tämä osavirta fluidisoi jatkuvasti paikalle tulevan irtotavaran, joka tällä tavalla joutuu läheiseen kosketukseen haihdutushöyryn päävirran kuumentamien lämmönvaihdin-jäähdytysripojen kanssa.

3 8691 4

Paineenalennussäiliössä syntyvä haihdutushöyrykondensaatti jaetaan niinikään useammaksi osavirraksi. Haihdutushöyrykonden-saatin päävirta ohjataan lämmönvaihtimelle, jossa irtotavara esilämmitetään. Tällöin yli 100°C lämpötilassa olevan haihdu-tushöyrykondensaatin sisältämä energia kytketään irtotavaran esilämmittämisen avulla olennaisesti suoraan uudelleen kuiva-tusprosessiin. Tällä esilämmityksellä vähennetään haihdutushöy-ryn tarvetta pyörrevyöhykekuivurin kuumennusaineena niin, että haihdutushöyryn tiivistämiseen tarvittavaa sähkötehoa voidaan alentaa vastaavasti. Tiivistetyn haihdutushöyryn tarpeen aleneminen aikaansaa lisäksi sen, että haihdutushöyrytasapaino muodostuu kuivautusprosessissa positiiviseksi sillä tuloksella, että aikaansaadaan haihdutushöyry-ylijäämä. Positiivinen haihdutushöyrytasapaino on tarpeen menetelmän saattamiseksi riippumattomaksi ulkopuolisesta höyryntoimituksesta.

Paineenalennussäiliöstä saatetaan toinen osavirta haihdutushöy-rykondensaattiin korkeapainepumpulla, jonka yhteydessä on hie-nosuodin ja ruiskutetaan monivaiheisen haihdutushöyrytiivisti-men yksittäisten tiivistysvaiheiden jälkeen haihdutushöyryyn, joka johdetaan kuumennusaineena pyörrevyöhykekuivurin lämmön-vaihdin-jäähdytysripoihin. Tällä kondensaatin ruiskutuksella vältetään tiivistetyn haihdutushöyryn ylikuumentuminen niin, että se pysyy kosteana tai kyllästettynä höyrynä. Ruiskutuksen kanssa samanaikaisesti aikaansaadaan lisähaihdutushöyryä, joka niinikään auttaa positiivisen haihdutushöyrytasapainon aikaansaamisessa. Ruiskuttamalla kondensaattia kuumennusaineen haihdutus höyrykier toon sen termodynaamista tilaa voidaan yksinkertaisesti säädellä. Niinikään vältytään siltä, että tämän tilan aikaansaamiseksi tarvittava aine olisi hankittava ulkopuolelta, esimerkiksi kuivatuslaitteen ulkopuolella olevasta lämminvesi-tuottajasta.

Keksinnön erään toisen suoritusesimerkin mukaisesti voidaan haihdutushöyrykondensaatin lisäosavirta poistaa paineenalennus- 8691 4 4 säiliöstä, siirtää pumpulla ja ruiskuttaa pyörrevyöhykekuivurin lämmönvaihdin-jäähdytysripoihin. Korkeapaineella tapahtuvalla ruiskutuksella on mahdollista puhdistaa lämmönvaihdinpintoja käytön aikana.

Tähän saakka tunnettuihin menetelmiin, joissa irtotavaraa kuivataan pyörrevyöhykkeessä, verrattuna saavutetaan keksinnön mukaisen opin käyttämisellä koko joukko etuja. Niinpä huomattavat energiamäärät, jotka ovat kuivurin jättävissä haihdutushöy-ryissä, ohjataan takaisin kuivauskiertoon. Vakaassa käyttötilassa, ts. muulloin kuin käynnistettäessä tai pysäytettäessä, voidaan keksinnön mukaisesti aikaansaada suljettu sisäinen haihdutushöyrynkierto siten, että kuivuriin ei tarvitse johtaa ulkopuolelta mitään höyryä. Vakaassa käyttötilanteessa tarvitaan kuivausmenetelmää varten vain sähköenergian syöttöä, joka oleellisesti tarvitaan haihdutushöyrytiivistimen käyttöön. Haihdutushöyryn koko kondensaatiolämpösisältö sekä oleellinen osa haihdutushöyrykondensaatin tunnistettavasta lämmöstä ohjataan jälleen kuivausprosessiin säätöteknisesti tarvittavaan haihdutushöyry-ylimäärään saakka. Oleellisesti suljetulla haih-dutushöyrykierrolla sekä kuivatushaihdutushöyryn ja haihdutushöyrykondensaatin energian laajamittaisella käyttämisellä keksinnön mukainen kuivatusmenetelmä on lämpötasapainoltaan edullinen.

Ulkoilmaan päästetään vain ne haihdutushöyrymäärät, jotka eivät enää ole tarpeen höyrykierron ylimääränä. Koska nämä määrät ovat kohtalaisen pieniä, menetelmä osoittautuu myös ympäristöystävälliseksi. Energiaa säästävä kuivaus yhdessä suhteellisen vähäisen teknisen välineistön ohella aikaansaa merkittävän taloudellisen parannuksen verrattaessa tunnettuihin kuivatusme-netelmiin.

Seuraavassa selitetään keksinnön mukaista kuivatusmenetelmää lähemmin viittaamalla oheisen piirroksen mukaiseen suoritus- 5 8691 4 esimerkkiin. Ainoa kuvio esittää kaaviona laitetta, joka on tarkoitettu esimerkiksi raakaruskohiilen kuivaamiseen pyörre-vyöhykekuivurissa. Tässä laitteessa johdetaan kaivoskostea, hienonnettu raakaruskohiili 1 lämmönvaihtimeen 2. Viimeksi mainittu voi olla esim. lämmitetty heilurilaite, jossa raaka-ruskohiili 1 esilämmitetään epäsuoralla lämmönsiirrolla kuumasta haihdutushöyrykondensaatista 3, joka saadaan paineenalennus-säiliöstä 4. Kuuman haihdutushöyrykondensaatin lämpötila on esimerkiksi lll°C. Noin 15°C lämpöinen raakaruskohiili 1 saatetaan lämmönvaihtimessa 2 noin 65°C lämpötilaan samalla, kun kuuma höyrykondensaatti 3 jäähtyy noin 40°C viileäksi haihdu-tushöyrykondensaatiksi 27.

Raakaruskohiilen esilämmitys on koko menetelmän lämpötasapai-nolle erittäin tärkeä. Esilämmitetty raakaruskohiili 5 ohjataan edelleen jatkuvasti pyörrevyöhykekuivurille 6. Kuivaamiseen tarvittavan energian toimittaa pyörrevyöhykekuivuriin 6 järjestetty lämmönvaihdin-jäähdytysrivat 7. Hiilen fluidisointi tapahtuu pyörreaineella, joka tulee pyörrevyöhykekuivurista 6 lähtevästä höyrystä 10 osavirtana 13 sähkösuotimen 11 takaa.

Haluttuun jäännöskosteuteen kuivattu ruskohiili 8 siirretään annostusrummulla 33 ja jäähdytetään jäähdytysvaiheessa 9 alhaisempaan, jatkokäsittelylle soveltuvaan lämpötilaan. Jalostukseen soveltuvan ruskohiilen 28 lämpötila on alle 60°C; sen vesipitoisuus voi olla 8 - 22 %, edullisesti 12 - 20 %.

Esilämmitetyn raakaruskohiilen 5 kuivauksen aikana pyörrevyöhy-kekuivurissa 6 irtaantuneet ja kiinteäaineshiukkasia sisältävät haihdutushöyryt 10 puhdistetaan sähkösuotimessa 11. Tällöin erkaneva ruskohiilipöly 31 vedetään tarkoituksenmukaisella poistoelimellä 32 sähkösuotimesta li ja ohjataan kuivatun ruskohiilen 8 kanssa jäähdytysvaiheeseen 9, jotta sen lämpötila olisi alle 60°C, jolloin tuotteen 28 käsittelylämpötila olisi sopiva.

8691 4 6

Haihdutushöyryt 10 jättävät sähkösuotimen 11 noin 1 barin paineessa ja 110 °C lämpötilassa. Ne jaetaan kahteen osavirtaan 13 ja 16. Pienempi osavirta 13 palautetaan kierrätinpuhaltimella 12 pyörrevyöhykekuivauslaitteen 6 pyörreaineeksi. Suurempi höyrymäisen haihdutushöyryn osavirta 16 imetään tiivistimeen 14 ja tiivistetään siellä useammassa vaiheessa kuumennusaineeksi 18. Tämän kuumennusaineen paine on noin 5 bar ja lämpötila 152°C. Se on kyllästettyä tai kosteaa höyryä. Normaalisti vakiokäytössä syntyvä haihdutushöyry-ylijäämä päästetään ulkoilmaan imupainesäätimellä 15. Tällä imupainesäätimellä 15 voidaan säätää erilaisia paineita haihdutushöyrytiivistimen 14 imupuolen johtoon 16.

Höyrytiivistin 14 tiivistää sivujohdon 16 kautta imetyn haihdutushöyryn kuumennusaineeksi 18. Tarkoituksenmukaisesti höyrytiivistin 14 on muodostettu monivaiheiseksi turbotiivisti-meksi. Tämän monivaiheisen turbotiivistimen 14 yksittäisten tiivistysvaiheiden välillä ruiskutetaan nestemäistä kondensaat-tia 17 haihdutushöyryyn, joka kondensaatti jättää johtimen 29 kautta paineenalennussäiliön 4, siirretään pumpulla 24 ja ennen ruiskutusta 17 johdetaan hienosuotimen 25 kautta. Ruiskutus 17 tapahtuu siten, että ainakin turbotiivistimen 14 takana, edullisesti kuitenkin sen kunkin yksittäisen tiivistysvaiheen takana ruiskutetaan nestemäistä haihdutushöyrykondensaattia 17.

Ruiskuttamalla haihdutushöyrykondensaattia 17 säädetään kuumennusaineen 18 kyllästetyn höyryn tilaa, ts. tiivistettyä haihdu-tushöyryä ja ehkäistään sen ylikuumeneminen turbotiivistimeen 14 johdetulla energialla.

Tiivistetyt haihdutushöyryt 18 johdetaan pyörrevyöhyketiivisti-men 6 lämmönvaihdin-jäähdytysripoihin 7. Tiivistettyjen haihdu-tushöyryjen inertit ainesosat, esimerkiksi kondensoitumattomat kaasut, erotetaan kuumennusaineesta ja johdetaan pois ilmaus-laitteella 19.

7 8691 4

Lisäksi lämmönvaihdin-jäähdytysrivat 7 on varustettu ruiskutus-suuttimilla 20, jotka mahdollistavat lämmönvaihdin-jäähdytysri-pojen 7 kosketuspintojen puhdistamisen käytön aikana, jolloin tämä sisäinen puhdistus aikaansaadaan haihdutushöyrykondensaa-tin 30 ruiskutuksella 20. Tämä haihdutushöyrykondensaatti 30 johdetaan lisäsivujohdolla paineenalennussäiliöstä 4 ja sitä siirretään pumpulla 26.

Esilämmitetyn raakaruskohiilen 5 kuivumisen aikana kondensoituvat tiivistetyt haihdutushöyryt 18 ja luovuttavat kondensaatio-lämpönsä kuivattavalle ruskohiilelle 5. Haihdutushöyrykondensaatti 21 on noin 5 barin paineessa. Se johdetaan lauhduttimen 22 kautta, jolloin paine laskee lukemaan 1,5 bar. Paineenalen-nuksen seurauksena ilmenee kondensoituneessa haihdutushöyryssä 21 jälkihöyrystyrnistä. Tällöin syntyvä kaksivaiheseos, joka koostuu höyrystä ja vedestä, ohjataan paineenalennus- tai pai-suntasäiliöön 4, jossa tapahtuu vaiheiden erottuminen höyryksi ja nesteeksi. Haihdutushöyryt tulevat paineenalennussäiliöstä 4 sivujohdon 23 ja paineenpidätysventtiilin 34 kautta sivujohti-meen 16, josta höyrytiivistin 14 imee höyrymäisen kuumennusai-neen.

Haihdutushöyrykondensaatin 21 paisutus säiliössä 4 on kuivatus-menetelmälle erityisen tärkeä. Paisutuksen aikaansaama jälki-höyrystys on tärkeä sikälikin, että kuivatusprosessin sisäinen haihdutushöyrytasapaino muodostuu positiiviseksi ja tämä tapahtuu ilman ulkoista höyryntuontia. Syöttämällä 23 haihdutettua höyryä haihdutushöyrykiertopiiriin 16 osa haihdutushöyrykondensaatin 21 energiasta ohjataan välittömästi takaisin kuivatus-prosessiin.

Käyttämällä keksinnön mukaista kuivatusmenetelmää voidaan saavuttaa esimerkiksi seuraavanlaisia arvoja: 55 t/h raakaruskohiiltä 1, jonka kosteus on 60 %, lämmitetään lämmönvaihtimessa 2 15°C lähtölämpötilasta 65°C lämpötilaan.

8691 4 8 Tämä tapahtuu kuuman haihdutushöyrykondensaatin 3 avulla, joka edellä kuvatussa lämmityksessä on alennettu noin 111°C lämpötilasta lukemaan noin 40 eC, ennenkuin se jättää kuivauslaitteen.

Pyörrevyöhykekuivurin 6 sisällä kuivattu raakaruskohiili 8 jäähdytetään jäähdytinvaiheessa 9 lämpötilaan, joka on alhaisempi kuin 60"C. Höyrystämällä raakaruskohiilen sisältämä vesi haihdutushöyryksi 10 pyörrevyöhykekuivurissa 6 ja erottamalla haihdutushöyryn 10 sisältämät ruskohiilihiukkaset 31 sekä ohjaamalla ne kuivattuun ruskohiileen 8 ennen jäähdytysvaihetta saadaan 25 t/h kuivattua hiiltä 28, jonka kosteus on 12 %.

Haihdutushöyryt jättävät sähkösuotimen 11 noin 100°C lämpötilassa ja noin 1 barin paineessa. Pyörreaineeksi 13 erotettu osavirta tiivistetään haihdutushöyryn kierrätyspuhaltimessa 12 noin 1,2 barin paineeseen. Siihen tarvitaan puhaltimen 12 tehoksi 263 kW. Toisesta osavirrasta 16 päästetään imupainesää-timellä 15 noin 1,9 t/h (vähäisiä hukkaeriä huomioonottamatta) haihdutushöyryä ulkoilmaan. 2,8 t/h haihdutushöyryä ohjataan sivujohtimella 23 pois höyrynpaineen alennussäiliöstä 4 niin, että höyryn 16 määrä on noin 32,8 t/h, joka imetään höyrytii-vistimeen 14. Johtamalla 3560 kW:n sähköteho tiivistimeen 14 ja ruiskuttamalla 17 4,5 t/h kondensaattia saadaan aikaan 35,4 t/h tiivistettyä höyryä 18, joka on kyllästettynä höyrynä noin 152°C lämpötilassa ja 5 barin paineessa. Lämmönsiirtimen 7 sisällä tiiviistyneet haihdutushöyryt 18 kondensoituvat antaen kondensaatiolämpönsä esilämmitetylle ruskohiilelle 5. Konden-soitu haihdutushöyry 21 johdetaan 5 barin paineisena lauhdutti-men 22 kautta, jolloin paine alenee 1,5 bariin. Paineenalennus-säiliön 4 sisällä on lopuksi haihdutushöyryä ja haihdutushöyry-kondensaattia 1,5 barin paineessa ja lll°C lämmössä.

Sivujohdolla 29 poistetaan paineenalennussäiliöstä 4 4,5 t/h nestemäistä haihdutushöyrykondensaattia 29 ja syötetään pumpulla 24, joka vaatii noin 2 kW:n tehon, kondensaatin ruiskutukseen 17.

Claims (4)

1. 8691 4 9
2. 1. Menetelmä ainakin esirouhitun raakaruskohiilen kuivaamiseksi pyörrevyöhykekuivurissa, joka on varustettu lämmönvaihdin-jäähdytysrivoilla, jonka läpi virtaa kuumennusaine, jota vaihdinta raakaruskohiili koskettaa pyörreaineen vaikutuksen alaisena lämmön siirtämiseksi, jolloin ainakin osa haihdutusve-destä poistuu raakaruskohiilestä ja johdetaan ulos kuivurista haihdutushöyrynä ja haihdutushöyrystä poistetaan pöly, ja pölystä puhdistetusta haihdutushöyrystä osa ohjataan takaisin pyörreaineena pyörrevyöhykekuivuriin ja toinen osa pölystä puhdistetusta haihdutushöyrystä puolestaan tiivistetään ja ohjataan kuumennusaineena lämmönvaihdin-jäähdytysripojen läpi, jolloin se kondensoituu siinä ja ainakin osa kondensaatista käytetään kuivattavan ruskohiilen esilämmitykseen, tunnettu siitä, että kondensaatti ohjataan paineen alentamiseksi lauhduttimen läpi paineenalennussäiliöön ja ainakin osa silloin syntyvästä höyrystä johdetaan tiivistettävään haihdu-tushöyryn osavirtaan ja osa kondensaatista ruiskutetaan paineisena tiivistimen tai yksittäisten tiivistysvaiheiden takana kuumennusaineeseen tiivistetyn haihdutushöyryn ylikuumenemisen välttämiseksi ja osa kondensaatista ruisketetaan paineisena ainakin yhdessä paikassa lämmönvaihdin-jäähdytysripoihin sen sisäpuhdistamiseksi.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kondensaatti johdetaan pumpulla tapahtuvan paineen korotuksen jälkeen hienosuotimen lävitse. 1 2 Laite raakaruskohiilen kuivaamiseksi, jossa laitteessa on 2 pyörrevyöhykekuivuri varustettuna lämmönvaihdin-jäähdytysri-voilla, jonka läpi kuumennusaine virtaa lämmön siirtämiseksi raakaruskohiileen sekä laite haihdutushöyryn pölynpoiston aikaansaamiseksi, jolloin pölynpoistolaitteen (11) haihdutushöyryn ulostulo on ensinnäkin liitetty puhaltimen (12) välikyt- 10 86914 kennällä pyörrevyöhykekuivurin (6) pyörrevyöhykkeen sisältävään alueeseen ja toiseksi tiivistimen (14) välikytkennällä lämmönvaihdin-jäähdytysripoihin (7), tunnettu siitä, että lämmönvaihdin-jäähdytysripojen (7) ulostulo on yhdistetty lauhduttimen (22) välityksellä paineenalennussäiliöön (4), joka toisaalta on liitetty haihdutushöyryjen poistamiseksi sivujoh-dolla (23) virtaussuunnassa ennen tiivistintä (14) tiivistimen sisältävään johtoon (16) ja toisaalta on liitetty ruskohiilen esilämmittämiseksi lämmönvaihtimeen (2) sivujohdolla (3), joka on tarkoitettu kondensaatin poisjohtamiseksi, ja paineenalen-nussäiliö (4) on edelleen sivujohdoilla (29), johon on järjestetty pumppu (24) kondensaattia varten, liitetty johtimen (18) kanssa kuumennusaineen virtaussuunnassa tiivistimen (14) takana tai ainakin jonkin vähintään kahdesta tiivistimen (14) muodostamasta tiivistysvaiheesta takana kondensaatin ruiskuttamiseksi tiivistettyyn haihdutushöyryyn, jolla johtimella (18) johdetaan kuumennusaine lämmönvaihtimeen (7), ja että paineenalennussäi-liö (4) on edelleen liitetty sivujohdolla (30), johon on järjestetty pumppu (26), lämmönvaihdin-jäähdytysripojen (7) kanssa.
4. 4. Patettivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että johdoissa (29) kondensaatin ruiskuttamiseksi lämmönvaihtimeen (7) johtavaan kuumennusainejohtoon (18) on virtaussuunnassa pumpun (24) takana hienosuodin (25). 1 Patettivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että tiivistimen (14) takana on ilmauslaite (19) kuumennusaineen inerttien, etenkin kondensoitumattomien ainesosasten poisjohtamiseksi. n 86914