SE464262B - Saett och apparat foer torkning av laagvaerda kol med av vattenaanga driven svaevbaedd - Google Patents

Description

Q 464 262 2 partikelstorlek med högre värmevärde, är den stora förekomsten av mellan- rumsvatten unik för de lågvärda kolen. Den process som använts för att avlägsna i mellanrum hållet vatten benämns torkning. Eftersom detta vatten hålls kvar i små porer mellan kolfibrerna, kan det inte lätt avlägsnas med mekaniska medel. De värmetorkningsmetoder som för närvarande används förbrukar ett övermått av energi, varför de lågvärda kolen vanligen transporteras och bränns utan den gynnsamma inverkan som man får med torkning.

Ytterligare ett annat sätt på vilket vatten hålls i lågvärda kol är i mycket små slutna porer inom de kolhaltiga fibrerna. Eftersom dessa porer inte står i förbindelse med varandra är det extremt svårt att avlägsna detta vatten och värmebehandling är det enda sättet. Därför kallas detta vatten bundet vatten. Bundet vatten bildar blott några få procent av kolmassan inom alla värmevärden och utgör som sådant inte något attraktivt mål för borttagning, eftersom det för detta ändamål inte finns nagra ekonomiska medel.

Som redan nämnts kallas borttagandet av ytvatten avvattning. Till största delen åstadkoms avvattning med mekaniska medel. Sådana medel innefattar skaksiktar, som ständigt sliter sönder kol/vattenmatrisen och gör att vattnet rinner ur bädden på grund av sin tyngd. Även centrifuger används för avvattning av lågvärda kol. Ett annat sätt att avlägsna ytvatten är vakuumfiltrering. Vid Vakuumfiltrering sugs luft genom kolbädden och drar med sig vattnet. Vakuumfiltrering kan användas i förbindelse med vibrations- och centrifugeringsmetoderna. Avvattningen kan underlättas genom tillsats av ytaktiva medel, vilka sänker vattnets ytspänning, och tillförsel av värme, som vid en temperaturökning minskar både ytspänning och viskositet.

Ultraljud har också visat sig underlätta avvattning av fina kolpartiklar.

Termiska avvattningsmetoder innefattar blåsning av het luft eller förbränningsprodukter genom kolbädden. Någon återvinning av värmet är möjlig. Emellertid medför psykrometriska begränsningar återvinning av latent förångningsvärme otillämplig när ångan är blandad med stor mängd inte kondenserbara gaser. Av denna orsak är nuvarande termiska avvattnings- metoder förhållandevis oekonomiska och används inte i större utsträckning.

Vatten som hålls i mellanrum mellan partiklarna i lågvärda kol bidrar naturligtvis inte till kolets värmevärde, utan är "parasitisk" genom att det tar upp värme vid avdunstning. Dessutom kan fuktigt kol frysa i lagerhögar vid kallt väder och transportkostnaderna ökas avsevärt på grund av att inte önskat vatten skeppas med kolet. Av dessa orsaker och på grund 464 262 3 av att de lågvärda kolen representerar en av nationens viktigaste fossila energikällor, föreligger ett växande intresse att utveckla medel för att avlägsna mellanrumshållet vatten. Denna process benämns, som redan nämnts, värmetorkning, till skillnad från avvattning, som på rätt sätt tillämpas för avlägsnande av ytvatten. För närvarande torkas mycket små mängder lígnit och sub-bitumínösa kol i USA.

Det är inte överraskande att de tekniker, som har tillämpats för att avlägsna små mängder (nâgra få viktprocent) ur högvärda kol har undersökts med avseende på deras tillämplighet för torkning av lígnit och sub-bituminösa kol. Dessa metoder är baserade på tanken att bringa kolpartiklarna i kontakt med en het gasström, exempelvis av luft, eller förbränningsprodukter. Tumling av kolpartiklarna i roterande trumma genom vilken en het gasström passerar och en svävbädd av kolpartiklar med het gasström är två metoder, som har använts för torkning av högvärda kol. Två faktorer samverkar i att göra dessa metoder otillfredsställande för torkning av lågvärda kol. För det första är den vikt vatten som måste avångas per kilogram torkad produkt mycket större för lågvärda kol än för högvärda kol. I förhållande till högvärda kol är dessutom den totala ekonomin för utnyttjandet av lågvärda kol mycket känsligare för kostnaderna vid torknings- processen. Dessutom arbetar den ovanbeskrivna formen av tork inte effektivt ur värmesynpunkt, detta på grund av att det låga partialtrycket hos ångan i den av ånga och het gas bestående avgasen gör det svårt att återvinna det latenta ångbildningsvärmet. Följaktligen överstiger den energi som förbrukas vid torkning av ett lågvärt kol 10 % av värmevärdet hos den torkade produkten.

Ett andra skäl till att existerande värmetorkar inte är lämpliga för torkning av lígnit och sub-bituminösa kol är att dessa kolsorter har större tendens till spontan antändning när de närmar sig fullt torrt tillstånd än mera högvärda kol. Reaktiviteten i luft ökar med minskad rang på grund av att lågvärda kol innehåller högre andel flyktigt material. Fina partiklar av torr lígnit medför allvarlig explosionsfara i omgivning med hög temperatur innehållande fritt syre.

En annan ny torktyp, som håller på att undersökas, är den sk hetvattentorken. I denna tork blandas lígnit med vatten så att man får ett slam, som därefter uppvärms till omkring 35000 vid ett tryck tillräckligt för att hålla det flytande (p = ca. 16 MPa). Vid hög temperatur sönderdelas karboxyliska grupper i ligniten och bildar koldioxid. Den bildade COZ-gasen trycker ut en stor del av vattnet ur kaviteterna mellan fibrerna. Hydrofila 464 262 4 karboxylgrupper på ytan av kolgranulerna ersätts av hydrofoba kolväte- grupper. Denna effekt tillsammans med kapillära faktorer förhindrar åter- inträngning av vattnet i kaviteterna när systemet kyls ner och trycket upphör. Testdata visar att det med detta system är möjligt att minska vatteninnehållet i lignit till omkring 10 % av vikten. De höga temperaturerna vid driften och förekommande tryck utgör avgörande svårigheter vid utformningen av utrustning i kommersiell skala.

Ehuru mekaniska metoder dominerar avvattningsteknolcgin, får de ge vika för termiska metoder när det är nödvändigt att genomföra torkning, vilken, med vår definition, innebär avlägsnande av mellanfibröst kvarhållet vatten. Något utvecklingsarbete på mekaniska torkningsmetoder har emellertid utförts. I detta hänseende har det beräknats att en centrifug som arbetar med en centrifugal acceleration av 16 x l0°4 rn/sz (två gånger det högsta värde som använts i avvattningsutrustning) kan reducera vatten- innehållet hos en 30 cm djup lignitbädd från 45 % till 10 % på l minut.

Olyckligtvis är detta förenat med trumpåkänning nära l 200 kg/cmz. Denna påkänning ligger nära tillåtlig driftnivå för legerade stal.

Det föreligger ett intresse att tillämpa ultraljudtryckvågor som hjälp vid andra mekaniska torkningsprocesser, såsom centrifugering, vakuum- filtrering och tryckförskjutningar. Emellertid är denna teknologi i ett embryostadium och varje förutsägelse avseende dess slutliga roll vid torkning av lågvärda kol är uteslutande spekulativ. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att ange ett sätt och en apparat för torkning av lågvärda kol genom borttagning av interfibrärt vatten ur det på effektivt och säkert sätt.

För detta ändamål är detta sätt att torka lågvärda kol innehållande interfibröst vatten kännetecknat av att man inmatar det lågvärda kolet vid ena ändan (9) av ett slutet kärl (3) för att bringa det att passera genom kärlet; injekterar överhettad ånga vid kärlets andra ända (ll) så att det strömmar i motström till det lågvärda kolet vid dess passage genom kärlet; inom kärlet fluidiserar det lågvärda kolet medelst den injicerade ångan i ett flertal svävbäddar (l5a-c) under upphettning av det fluidiserade kolet inom svävbäddarna i kärlet för att avlägsna vatten därur under bildning av ett sammansatt ångflöde; utmatar det sammansatta ångflödet från kärlet; och utmatar det lågvärda kolet med vatten avlägsnat därur från kärlet.

Uppfinningen avser även en apparat för torkning av lågvärda kol med användning av detta sätt, vilken enligt uppfinningen är kännetecknad av 464 262- att den innefattar ett slutet kärl (3) innehållande organ (l5a-c, 23, 27) för alstring av ett flertal efter varandra följande svävbäddar av fasta partiklar däri, vilket är försett med organ (5, 7) för inmatning av lågvärda kol i form av fasta partiklar vid ena ändan (9) och organ (13, 21) för utmatning av detta lågvärda kol vid andra ändan (ll) efter att passerat genom kärlet, värmeväxlarrör (33) som sträcker sig in i kärlet vid platsen för var och en av svävbäddarna; organ (23) för injicering av vattenånga vid kärlets nämnda andra ända (ll) för tillförsel av ånga som skall passera genom kärlet i motström till det lågvärda kolets rörelse genom kärlet för uppvirvling av detta i var och en av de efter varandra följande svävbäddarna samt avlägsna vatten därur för bildning av flöde av sammansatt ånga; organ (29, 37) för utsläppning av det sammansatta ångflödet vid kärlets nämnda ena ända (9); organ (47) för partiell kondensering av det sammansatta ångflödet till vilket det sammansatta ångflödet förs efter avgången från kärlet (3) för avlägsnande av en mängd kondenserat vatten därur väsentligen lika stor som den mängd vatten som avlägsnats ur det lågvärda kolet i kärlet; organ (83, 79) för upphettning av detta ångflöde efter avlägsnandet av det nämnda kondenserade vattnet och återföring av den upphettade ångan till kärlet genom organet (23) för injicering av ånga i kärlet; organ (105, 89) för att leda en upphettad fluid genom de nämnda värmeväxlarrören (33) för värmeväxling mellan denna fluid och det lågvärda kolet, varigenom det lågvärda kolet upphettas och fluiden kyls och kondenseras; organ (95, 99) för överföring av den kylda fluiden efter värmeväxlingen till organet (47) för delvis kondensering av det sammansatta ångflödet; och organ (105) för komprimering av den kylda fluiden sedan den passerat genom organet (47) för partiell kondensering av den sammansatta ångan under upphettning av fluiden och återföring av fluiden till värmeväxlarrören (33).

Den föreliggande uppfinningen ställer en apparat och ett kontinuerligt genomförbart sätt för torkning av lågvärda kol till förfogande.

Uttrycket "lågvärda kol" som det använts här är avsett att beteckna fasta kolhaltiga bränslen som har ett vatteninnehåll på mer än omkring 25 viktprocent räknat på det fasta kolhaltiga bränslet. Sådana lågvärda kol omfattar lignit, torv och sub-bituminösa kol, vilka innehåller vatten i form av ytvatten, mellanfibervatten och bundet vatten. För koncentration av beskrivningen kommer den i fortsättningen att hänvisa till användningen av lignit, ehuru torkning av andra lågvärda kol även omfattas av uppfinningen.

Torkningen av de lågvärda kolen genomförs för att man skall få ett restinnehåll av vatten på mindre än 5 viktprocent baserat på det lågvärda kolets vikt. 464 262 6 För ytterligare klargörande av uppfinningen beskrivs den närmare i det följande i anslutning till de bifogade ritningarna, pa vilka Fig l schematiskt visar en apparat för torkning av lagvärda kol, och Fig 2 schematiskt visar ett annat utförande av en sadan apparat.

I fig 1 visas sålunda en apparat l med ett vertikalt anordnat cylindriskt slutet kärl 3. Fran en tratt 5 matas krossad lignit med en partikelstorlek av från 0,3 till 0,6 cm i diameter och med ytvattnet avlägsnat med en kompakterande transportskruv 7 in vid ena ändan 9 pa kärlet 3. När ligniten förflyttas genom kärlet 3 torkas den på sätt som beskrivs nedan och matas ut vid andra ändan ll av en kompakterande skruvtransportör 13.

Mellan kärlets bada ändar förefinns ett flertal pa avstånd från varandra liggande, perforerade plattformar 15 som sträcker sig över en del av kärlets innerdiamaeter, varvid varandra närbelägna plattformar sträcker sig från motsatta sidor av kärlets innervägg. Den perforerade plattformen l5a som ligger närmast skruven 7 sträcker sig ut från den sida pa kärlet som innehåller skruven, närmast underliggande plattform l5b fran motsatt sida och nästa underliggande plattform l5c fran samma sida som plattformen l5a.

Detta arrangemang av plattformarna medför en slingrande rörelse hos ligniten från kärlets ena ända till dess andra. Intill var och en av platt- formarna finns en matarskruv 19 för överföring av det behandlade materialet fran en plattform till näst underliggande, varefter ligniten slutligen utmatas med en kompakterande skruvtransportör 13, av vilken ligniten utmatas vid 21 för användning som bränsle.

En anginjektor 23 är anordnad vid kärlets botten 25 för injicering av ånga 27 under tryck i kärlet, genom vilket angan strömmar upp och till slut avgar genom ett utlopp 29 vid kärlets topp 31. Intill och ovanför de perforerade plattformarna l5a - l5c förefinns värmeväxlarrör 33 för värme- transporterande fluid. Lignit som matas in i kärlet bildar bäddar 35 av lignitmaterial pa var och en av de perforerade plattformarna l5a - l5c, vilka täcker värmeväxlarrören 33 när ligniten passerar genom kärlet. Injektionen av tryckanga 27 genom injektorn 23 och angans passage genom kärlet i motström till lignitströmmen medför fluidisering av svävbäddar 35 av lignit sa att god kontakt mellan lignitbäddarna 35 och värmeväxlarrören 33 uppnas.

Rörelsen hos lignitgranulerna för dessa och omgivande anga i intim kontakt med värmeväxlarrören 33. Pa ritningen visas användning av tre plattformar med tillhörande svävbäddar av lignit, men det är klart att detta antal kan varieras. Utmatningen av lignit fran en bädd till nästa regleras av hastigheten hos transportskruvarna 21. 464 262 7 En viktig egenskap hos denna tork med flerstegig svävbädd är att det för fluidiseringen tillgängliga ångflödet ökar allteftersom ångan stiger genom kärlet och möter allt våtare granulärt material. Den torraste granulära ligniten, som finns i den lägsta bädden 35 ovanför plattformen l5c fluidiseras av det återcirkulerande ångflödet 27, medan de våtare granulerna i den högre bädden 35 på den perforerade plattformen l5b fluidiseras av summan av det återcirkulerade ångflödet och det i den understa bädden förångade vattnet. På samma sätt fluidiseras den våtaste ligniten i den första bädden 35 av summan av den återcirkulerade ångan och ånga från alla lägre bäddar. Ur fluidiseringssynpunkt är detta ett mycket gynnsamt arrangemang.

Efter att ha befunnit sig någon tid i den sista bädden 35 på plattformen l5c transporteras granulerna ut ur kärlet av den kompakterande skruvtransportören 13, som roterar med en hastighet som är lämplig med hänsyn till nivån i den sista bädden.

Efter att ha lämnat kärlet 3 genom utloppet 29 går den sammansatta ångan genom en ledning 37 till en fastsubstansseparator, exempelvis en cyklonseparator 39. Uttrycket "sammansatt ånga" som här använts betecknar den ånga som avgår från kärlet 3 och som bildas av den kärlet för fluidisering och upphettning av ligniten tillförda ångan samt den ånga som bildats vid avdunstning av vatten ur ligniten. Den sammansatta ångan innehåller huvudsakligen vattenånga med en mindre mängd luft och andra gaser som frigjorts ur ligniten. En del lignit kommer också ut tillsammans med ångan, men det förhållande att den våtaste lignitbädden förefinns på den övre plattformen l5a begränsar medförseln av fina partiklar.

Sådana fina lignitpartiklar frånskiljs och uppsamlas i cyklonseparatorn 39 och faller ner till en utmatningstratt 41, från vilken de utmatas ur systemet med en kompakterande skruvtransportör 43.

Det sammansatta ångflödet går i och för partiell kondensering och återföring av en del därav efter upphettning till kärlet 3. Från cyklon- separatorn 39 går sålunda det sammansatta ångflödet genom en ledning 45 till en av en sluten behållare bildad "partialkondensor" 47. I partialkondensorn 47 kondenseras genom kontakt med kylrör 49 en mängd ånga som, räknat i vikt, är väsentligen lika stor som mängden vatten som avlägsnats ur det lågvärda kolet. Kvarvarande icke kondenserad ånga går genom värmeväxlaren 47 och genom en ledning 51 till ett filter 53. Orsaken till att hela flödet av den sammansatta ångan skickas genom partialkondensorn 47 i stället för att man i en strömgren anordnar en kondensor med fullständig kondensering, är att värmeöverföringskoefficienten vid kondenseringen förbättras genom ökning 3464 262 8 av masshastigheten på tre sätt. För det första medför högre masshastighet en tunnare kondensatfilm med högre hastighet, för det andra blir förekomst av icke kondenserbara gaser, exempelvis luft, mindre skadlig för värme- överföringen när masshastigheten är hög och för det tredje blir tendensen till bildning av en förorenande film på rörväggarna i partialkondensorn 47 mindre med ökande masshastighet. Det bör här också noteras att skälet att föredra kondensering på rörens insida är att det i värmeväxlare med rör inom ett hölje är lättare att rensa rören inuti än utanpå.

En kondensor 47 med två passager och försedd med kylrör 49 visas som föredragen partialkondensor eftersom den gör det möjligt att ur flödet separera bort eventuellt förekommande föroreningar efter en första passagedel 55. Detta förbättrar värmeöverföringen i den andra passagedelen 57. Kondensatet (vatten) uppsamlas i heta skålar 59 som är anordnade i undre delen av inlopps/utloppsgavelrummet 61 och av vändgavelrummet 63 i kondensorn. Kondenserat vatten utmatas ur kondensorn genom en ledning 65 och kyls i en värmeväxlare 67 innan den utmatas ur systemet genom en avloppsventil 69.

Man kan räkna med att en del fina lignitpartiklar kommer in i partialkondensorn 47 trots åtgärderna att få bort dem i cyklonseparatorn 39.

Partialkondensorn 47 kommer att verka också som separator för dessa partiklar, vilka kommer att bilda ett slam 71 vid botten av skålarna 59. Detta slam avlägsnas genom ledningar 73 som innehåller avloppsventiler 75.

Efter att ha lämnat partialkondensorn 47 genom ledningen 51 passerar den okondenserade, återcirkulerade ångan genom ett filter 53 och en ledning 77 till en fläkt 79. Behovet av ett filter 53 är beroende av effektiviteten hos cyklonseparatorn 39 och separeringseffekten hos partial- kondensorn 47. Låg nivå av fina lignitpartiklar krävs för att avsättning på bladen hos fläkten 79 skall förhindras. Den momentökning som fläkten 79 medför på den återcirkulerade ångan är den som krävs för övervinning av kretsmotstånd och för drivning av den ånga som evaporeras i kärlet 3.

Från fläkten 79 går den återcirkulerade ångan genom en ledning 81 till en värmeväxlare 83, där den överhettas. Efter överhettníngen återgår ångan till injektorn 25 hos kärlet 3 genom ledningen 85.

Det organ som är anordnat för att skicka en upphettad fluid genom värmeväxlarrören 33 i kärlet 3 och som principiellt är en värmepump, framgår av fig 1 och utnyttjar het metanol som värmetransportmedium.

Metanol från en ledning 87 matas till en fördelningsbehållare 89 och fördelas mellan grenledningar 91 som står i förbindelse med värmeväxlarrören 33.

Vi 464 262 9 Värme från den metanol som går genom värmeväxlarrören 33 överförs till ligniten i kärlet 3, varvid metanolen kondenseras. Den kondenserade metanolen går genom ledningar 93 till en uppsamlingsbehållare 95. Kyld metanol skickas därefter genom ledningen 97 genom en expansionsventil 99 under sänkning av dess tryck, varefter det resulterande tvåfasiga flödet (ånga och vätska) går in i höljesidan 101 hos partialkondensorn 47 ovanför vätskenivån. I partialkondensorn sker värmeutbyte, varvid den sammansatta ångan kyls och delvis kondenseras, medan metanolen evaporeras, varvid metanolånga bildas, vilken kombinerar med metanolångfraktionen i flödet från ledningen 97 och utmatas genom en ledning 103, samtidigt som flytande metanol faller ned i den naturligt cirkulerande massa som omspolar kylrören 49 i partialkondensorn 47. Metanolånga från ledningen 103 går till en kompressor, företrädesvis en tvåstegscentrifugalkompressor 105, vilken har kompressionssteg 107 och 109. Skruvkompressorer utgör ett möjligt alternativ under vissa omständigheter och för mycket stora torkar kan axial- kompressorer användas. Efter det första kompressionssteget vid 107 skickas metanolen genom en ledning lll till en mellanliggande avöverhettare 113, vilken företrädesvis är en sprejevaporator, vilken får flytande metanol från en ledning 97, genom en ledning 115, varvid vätskeflödet genom denna regleras med en reglerventil 117. En alternativ anordning för mellanliggande avöverhettning (visas inte på ritningarna) kräver att metanolångans värmeutbyte med den återcirkulerade ångan genomförs i en värmeväxlare liknande. värmeväxlaren 83 som är anordnad uppströms värmeväxlaren 83.

Från den mellanliggande avöverhettaren matas metanolen genom en ledning 119 till det andra steget 109 i tvåstegskompressorn 105. Efter ytterligare komprimering i detta andra steg förs metanolen genom en ledning 121 till värmeväxlaren 83, där metanolen avöverhettas genom värmeöverföring till det återcirkulerade ångflödet i fluidiseringskretsen och den återcirkulerade ångan överhettas för återföring till kärlet 3. De heta metanolångorna från värmeväxlaren 83 går därefter till ledningen 87 för återanvändning som värmeöverföringsfluid i värmeöverföringsrören 33 i kärlet 3. Ångutloppsdelen av partialkondensorns inlopps/utloppsgavelrum 61 innehåller den högsta koncentrationen av icke kondenserbara gaser i hela ångåtercirkuleringskretsen. För att isolera och avlägsna dessa icke kondenserbara gaser ur systemet, är en liten, vertikalt orienterad kondensor 123 ansluten till inlopps/utloppsgavelrummet 61 med en ledning 125. De icke kondenserbara gaserna utmatas därefter ur systemet genom ledningen 127 som innehåller en ventil 129. "4e4 262 Eftersom luft såvitt överhuvudtaget möjligt skall förhindras inkomma i kärlet 3 drivs detta vid ett övertryck av i omrâdet 100 - 300 kPa, företrädesvis mellan 100 till 200 kPa. Det sistnämnda trycket motsvarar en mättningstemperatur hos vattnet på 121 - l35oC.

Evaporeringstemperaturen i partialkondensorn måste ligga tillräckligt under temperaturen hos den sammansatta ångan från kärlet 3 för att ge ändamålsenlig temperaturskillnad för värmeöverföringen i partial- kondensorn. En temperaturskillnad på omkring BGC är att föredra, vilket vid en temperatur på den sammansatta ångan av 121 - 135°C motsvarar en temperatur hos evaporeringsfluiden på 113 - 127°C.

För att ge tillfredsställande torkningsrat bör den verksamma fluidkondenseringstemperaturen ligga så högt ovanför vattnets mättnings- temperatur inom kärlet 3 som möjligt. Med hänsyn till vad produktions- kostnaderna kräver, stabilitet hos arbetande fluid och begränsningar med avseende på hårdvaran visar sig denna temperaturökning böra vara omkring 50°C när metanol användes som värmeöverföringsmedel. Detta motsvarar en kondensationstemperatur hos metanolen av 171 - 18500. I det system som illustreras av fig 1 står hela 5000 till förfogande i lignitbäddarna. Vid en anläggning enligt fig 1 skulle temperaturen hos den överhattade ånga som tillförs kärlet 3 genom ledningen 85 vara 160 - 170°C, temperaturen hos metanolen i värmeväxlarrören 33 vid mättningstryck 171 - 18500 och temperaturen hos den sammansatta ånga som lämnar kärlet 3 genom ledningen 7 121 - 135%.

Ovanstående beskrivning i anlutning till fig 1 gäller användning av metanol som upphettad fluid för värmeväxlarrören i kolbehandlingskärlet.

Andra fluider kan också användas, exempelvis vatten, hexan, tíofen och liknande, vilka kan vara lämpliga för värmeöverföring.

Om den i fig 1 illustrerade apparaten används med vatten som het fluid i behandlingskärlets värmeväxlarrör 33 blir temperaturerna annorlunda.

Temperaturen hos värmeväxlarrören bör vara minst 15°C högre än temperaturen hos ångan i kärlet, dvs ha en temperatur av 175 - 18500.

Temperaturskillnaderna över partialkondensorn 47 vid användning av vatten (ånga) som värmeöverföringsmedel i värmeväxlarrören 33 bör vara desamma som eller eventuellt något mindre än värdena för systemet med användning av metanol på grund av vattnets högre värmeöverföringsförmåga.

Temperaturskillnaderna mellan den kondenserade ångan på höljesidan 101 i partialkondensorn 47 och ångan i kärlet 3 kan emellertid gott väljas avsevärt lägre när vatten används på höljesidan i partialkondensorn, detta på grund av WA 464 262 11 att en ångkompressor kräver högre rotortopphastighet än metanolkompressor för en viss given temperaturhöjning. Av denna orsak skulle användning av samma temperaturskillnad medföra behov av en trestegskompressor 105 för ett ångsystem, vilket skulle öka kostnaderna för systemet. En annan skillnad mellan ett metanolsystem och ett vattenångsystem är att hänföra till att den maximalt tillåtliga temperaturen för metanol är omkring 20500, ovanför vilken metanolen sönderdelas. Detta är i sin tur begränsar trycken genom hela systemet, eftersom största delen av värmet överförs för kondenserande till evaporerande fluider, vilkas tryck bestäms av mättningstemperaturen.

Vattenånga har å andra sidan inga gränser med avseende på temperaturen i här ifrågavarande sammanhang. Höjning av trycken i vattenångsystemet skulle sålunda medföra mindre tryckkärl och mindre kompressor. Med avseende på kostnaderna skulle naturligtvis de högre trycken medföra behov av tjockare materialväggar.

Ett alternativt utförande av apparaten illustreras i fig 2 av apparaten 201, där en sekundär fluidkrets använts i förbindelse med vattenånga som fluid i värmeväxlarrören 33 i kärlet 3 vid torkning av lågvärda kol. I fig 2 är det slutna kärlet 3 och dess komponenter, liksom också ångcirkulationssystemet för upphettning av ligniten iakärlet, desamma som beskrivits i fig 1 och har samma referensbeteckningar. Skillnaden mellan apparaten 201 och den tidigare beskrivna apparaten ligger i användning av en sekundär fluidkrets för upphettning av den genom värmeväxlarrören 33 gående ångan och återupphettning av fluiden efter kylning av sammansatt ånga i partialkondensorn 47.

I apparaten enligt fig 2, där sålunda ånga används som fluid för upphettning av ligniten, förefinns ett förråd av vatten 203 i en sluten värmeväxlarkondensor 205 och ånga tas ut ur denna genom en ledning 207 till en fördelningsbehållare 209. Den heta ångan fördelas mellan grenledningarna 211, som står i förbindelse med värmeväxlarrören 33 i kärlet 3. Efter överföring av värme till ligniten i kärlet 3, vilket medför kondensation av ånga, strömmar vattnet genom ledningar 213 till en uppsamlingsbehållare 215. En pump 217 i en ledning 219 mellan uppsamlingsbehållaren 215 och kondensorn 205 skickar kondensatet tillbaka till vattenförrådet 203 i kondensorn 205 för återupphettning och återcirkulering. En andra fluidkrets, exempelvis en metanolkrets, används för upphettning av vattenförrådet 203, varvid metanolen strömmar genom värmeväxlarrör 221. Kondensorn 205 medför kondensation av metanol på rörsidan 223 av en rör- och behållar- kondensor, medan vattnet evaporeras på kondensorns behållarsida 225. 'i4e4 262 12 Kondenserad metanol från kondensorn 205 matas genom en ledning 227 och en expansionsventil 229, där trycket reduceras, varvid ett tvåfasigt flöde (ånga och vätska) tillförs partialkondensorns 47 höljesida 231 ovanför vätskenivån. I partialkondensorn sker värmeutbyte med den sammansatta ångan, varvid den sammansatta ångan kyls och den partiellt kondenserade metanolen upphettas.

Metanolångorna avgår genom en ledning 233 till en kompressor 235 med ett antal kompressionssteg 237 och 239. Efter ett första kompressionssteg 237 skickas metanolen genom en ledning 241 till en mellanliggande avöverhettare 243. Avöverhettaren 243 får kondenserad metanol fràn ledningen 227 genom ledningen 245, som innehåller en reglerventil 247, för insprutning i avöverhettaren 243. Från avöverhettaren 243 matas metanolen genom en ledning 249 till kompressorns 235 andra steg 229. Den komprimerade metanolen går därefter genom en ledning 251 till värmeväxlaren 83, där metanolen avöverhettas i värmeutbyte med den ånga som återförs till kärlet 3. Metanolångorna fran värmeväxlaren 83 går genom en ledning 253 till rörsidan 225 i kondensorn 205 och värmer vattenförrådet 203.

Föreliggande uppfinning minskar dramatiskt energiförbrukningen vid torkning av lågvärda kol genom återvinning av latent förångningsvärme.

Vidare får man inga utsläpp av förbränningsprodukter med användning av sättet och förhållandevis rent vatten, som är användbart inom områden där lignit bryts och vatten är sparsamt, framställs som biprodukt. Sättet eliminerar också faran för spontan tändning inom behandlingskärlet, eftersom torkningen genomförs helt i vattenångmiljö.

V!

Claims (19)

464 262 13 Patentkrav

1. Sätt att torka lågvärda kol innehållande interfibröst vatten, genom att man inmatar det lågvärda kolet vid ena ändan (9) av ett slutet kärl (3) för att bringa det att passera genom kärlet; injekterar överhettad ånga vid kärlets andra ända (ll) så att det strömmar i motström till det lågvärda kolet vid dess passage genom kärlet; inom kärlet fluidiserar det lågvärda kolet medelst den injicerade ångan i ett flertal svävbäddar (l5a-c) under upphett- ning av det fluidiserade kolet inom svävbäddarna i kärlet genom värmeöver- föring från en uppvärmd fluid som förs genom värmeväxlarrör intilliggande varje bädd för att avlägsna vatten därur under bildning av ett sammansatt ångflöde; utmatar det sammansatta ångflödet från kärlet; och utmatar det lågvärda kolet med vatten avlägsnat därur från kärlet, k ä n n e t e c k n a t av att den sammansatta ångan delvis kondenseras efter utmatning från det slutna kärlet i och för avlägsnande av vattnet efter kondensering av bildad ånga i en mängd som är väsentligen lika stor som den mängd vatten som avlägsnats ur det lågvärda kolet i det slutna kärlet, och att ångan därefter upphettas och återförs för injicering i det slutna kärlet.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att det slutna kärlet är anordnat vertikalt med nämnda mångfald av svävbäddar arrangerade ovanför varandra, varvid det lågvärda kolet inmatas vid övre ändan av kärlet och avlägsnas vid undre ändan.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att den upphettade fluiden är en andra upphettad fluid.

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att den upphettade fluiden är metanol eller vattenånga.

5. Sätt enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a t av att den upphettade fluiden efter att ha avlämnat värme till det lågvärda kolet används för partiell kondensering av den sammansatta ångan genom värmeut- byte med denna.

6. Apparat för torkning av lågvärda kol innehållande mellan fibrer interfibröst hållet vatten enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k a d av att den innefattar ett slutet kärl (3) innehållande organ (l5a-c, 23, 27) för alstring av ett flertal efter varandra följande svävbäddar av fasta partiklar däri, vilket är försett med organ (5, 7) för inmatning av lågvärda kol i form av fasta partiklar vid ena ändan (9) och organ (13, 21) för utmatning av detta lågvärda kol vid andra ändan (ll) efter att passerat genom kärlet, 464 262 14 värmeväxlarrör (33) som sträcker sig in i kärlet vid platsen för var och en av svävbäddarna; organ (23) för injicering av vattenånga vid kärlets nämnda andra ända (ll) för tillförsel av ånga som skall passera genom kärlet i motström till det lågvärda kolets rörelse genom kärlet för uppvirvling av detta i var och en av de efter varandra följande svävbäddarna samt avlägsna vatten därur för bildning av flöde av sammansatt ånga; organ (29, 37) för utsläppning av det sammansatta ångflödet vid kärlets nämnda ena ända (9); organ (47) för partiell kondensering av det sammansatta ångflödet till vilket det sammansatta ångflödet förs efter avgången från kärlet (3) för avlägsnan- de av en mängd kondenserat vatten därur väsentligen lika stor som den mängd vatten som avlägsnats ur det lâgvärda kolet i kärlet; organ (83, 79) för upphettning av detta ångflöde efter avlägsnandet av det nämnda kondensera- de vattnet och återföring av den upphettade ångan till kärlet genom organet (23) för injicering av ånga i kärlet; organ (105, 89) för att leda en upphettad fluid genom de nämnda värmeväxlarrören (33) för värmeväxling mellan denna fluid och det lågvärda kolet, varigenom det lågvärda kolet upphettas och fluiden kyls och kondenseras; organ (95, 99) för överföring av den kylda fluiden efter värmeväxlingen till organet (47) för delvis kondensering av det sammansatta ångflödet; och organ (105) för komprimering av den kylda fluiden sedan den passerat genom organet (47) för partiell kondensering av den sammansatta ångan under upphettning av fluiden och återföring av fluiden till värmeväxlarrören (33).

7. Apparat enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att kolbehand- lingskärlet är ett avlångt, i sin längdriktning vertikalt kärl (3) försett med ett flertal på avstånd från varandra anordnade perforerade plattformar (l5a-c) för bildning av ett motsvarande flertal efter varandra följande svävbäddar och organ (17, 19) för överföring av fasta partiklar från en plattform till en närmast underliggande plattform.

8. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att den innefat- tar organ (39) för separering av fasta partiklar ur flödet av sammansatt vattenånga efter dettas utmatning ur kärlet (3) och före organet (47) för partiell kondensering av vattenångan.

9. Apparat enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att den innefat- tar organ (53) för filtrering av vattenångflödet efter avlägsnandet av kondenserat vatten och före organet (83) för återupphettning av det.

10. l0. Apparat enligt krav 6, 7, 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a d av att organet (47) för partiell kondensering av det sammansatta vattenångflödet är en rör- och behållarkondensor (47), i vilken den sammansatta vattenångan partiellt kondenseras på insidan av kondensorns rör. 'ä 464 262 15

11. Apparat enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att kondensorn är anordnad för uppsamling av ur vattenångan kondenserat vatten, organ (65, 69) för utmatning av sådant uppsamlat vatten samt behållare (59) i vilka sådant kondenserat vatten kan uppehålla sig för separering därur av fasta beståndsdelar före utmatningen.

12. Apparat enligt krav 10 eller ll, k ä n n e t e c k n a d av organ för överföring av kyld fluid till rör- och behâllarkondensorns (47) behållarsida för partiell kondensering av den sammansatta vattenångan.

13. Apparat enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d av att den innefat- tar en flerstegskompressor (105), i vilken den kylda fluiden efter att ha passerat organet (47) för partiell kondensering av den sammansatta vatten- ångan komprimeras för upphettning av den kylda fluiden.

14. Apparat enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att organet för upphettning av vattenångflödet efter avlägsnandet av det kondenserade vattnet är en värmeväxlare (83), i vilken vattenångflödet upphettas genom värmeutbyte med den från flerstegskompressorn (105) kommande upphettade fluiden.

15. Apparat enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d av att den innefat- tar en värmeväxlarkondensor (205), i vilken den kylda fluiden (203) uppsamlas, samt organ för upphettning av denna kylda fluid och återföring av den upphettade fluiden till värmeväxlarrören (33).

16. I Apparat enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d av att organet för upphettning av den kylda fluiden innefattar organ (221) för indirekt upphett- ning av denna fluid med en sekundär fluid för upphettning av fluiden och kylning av den sekundära fluiden, samt organ (227) för överföring av den kylda sekundära fluiden till behållarsidan av rör- och behållarkondensorn (47) för partiell kondensering av den sammansatta ångan.

17. Apparat enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a d av att den innefat- tar en flerstegskompressor (235), i vilken den kylda sekundära fluiden efter passagen genom organet (47) för partiell kondensering av den sammansatta vattenângan komprimeras för upphettning av fluiden.

18. Apparat enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att organet för upphettning av ångflödet efter avlägsnandet av det kondenserade vattnet är en värmeväxlare (83), i vilken ângflödet upphettas genom värmeutbyte med den upphettade sekundära fluiden från flerstegskompressorn (235).

19. Apparat enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av att den innefat- tar organ för återföring av den sekundära fluiden från den värmeväxlare (83), i vilken ångflödet upphettas, till den värmeväxlande kondensorn (205), i vilken fluiden upphettas.