WO1997031082A1 - Verfahren zur reduzierung des wassergehaltes von wasserhaltiger braunkohle - Google Patents

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WO1997031082A1
WO1997031082A1 PCT/EP1997/000741 EP9700741W WO9731082A1 WO 1997031082 A1 WO1997031082 A1 WO 1997031082A1 EP 9700741 W EP9700741 W EP 9700741W WO 9731082 A1 WO9731082 A1 WO 9731082A1
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lignite
hot water
water
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brown coal
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Karl Strauss
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Karl Strauss
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10FDRYING OR WORKING-UP OF PEAT
    • C10F5/00Drying or de-watering peat
    • C10F5/04Drying or de-watering peat by using presses, handpresses, rolls, or centrifuges

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing the water content of water-containing, granular lignite under the action of thermal energy and pressure on the bed-like distributed material.
  • the object of the present invention is to increase the efficiency of the method disclosed in patent application PCT / EP95 / 03814, i.e. essentially to reduce the energy requirement, to make the heating more uniform, thereby increasing the degree of dewatering, and to shorten the duration of the process. According to the invention, this takes place in that, before the steam is supplied, the hot water is fed directly to the bedded lignite with uniform application and is pressed through the lignite.
  • the hot water forming a waste heat source is used directly for the preheating of the lignite caused by the hot water, which occurs automatically when the water contained in the lignite is pressed out after the steam supply and is thus fully utilized in terms of its energy content.
  • the water vapor present in the process is expediently used, for which purpose the hot water is acted upon and the pressure presses the hot water through the brown coal.
  • the process step of utilizing the water vapor pressure to push the hot water through is advantageously further utilized in that the hot water is fed to the lignite immediately after the initial surface pressure has been applied. It then follows the full pressing of the hot water immediately through the water vapor, so that there is a continuous process without an interruption, through which the 7/31082 PC17EP97 / 00741
  • Lignite is brought to the higher temperature level mentioned above.
  • the hot water supply immediately after the initial surface pressure has been applied uniformises the bed-like distribution of the lignite, which has a favorable effect with regard to a uniform flow and thus a uniform transfer of the heat of the hot water to the lignite.
  • Additives are expediently added to the hot water to remove foreign substances contained in the coal, e.g. Alkali metals too. By removing the foreign substances, the tendency of the lignite to slag is reduced during subsequent combustion.
  • the press base 9 rests on supports 11 and 12 shown here only in principle.
  • the press ram 10 hangs on the ram 13, which is suspended by a press mechanism (not shown here) -and is deported.
  • the press pad 9 is here trough-shaped, so that the lignite 14 can be applied in a bed-like area distribution.
  • the press base 9 is provided with water outlets 15 and the press ram 10 with supply openings 21, so that hot water HW and steam HD are supplied to the lignite 14 via the supply openings 21 when the closed plate press is shown in FIG. 2, and escaping water is discharged via the water outlets 15 can.
  • the water outlets 15 are connected via the thin lines indicated channels 17 in the press base 9 to a collecting outlet, not shown, through which the squeezed water can flow off.
  • the hot water HW and the water vapor HD are supplied via the supply openings 21 which are connected to one another by the channels 18 in the press ram 10 indicated by thin lines.
  • the hot water HW and water vapor HD are supplied to the system of the channels 18 and the supply openings 21 via the connected feed line 23, which leads to the container 24.
  • the hot water HW and the feed line 26 are supplied with water vapor HD via the supply line 25, the valves 27 and 28 ensuring that the supply of hot water HW and hot steam HD is in the correct rhythm, the required amount and the correct order.
  • the valve 29 is inserted, with which the supply of hot water HW and superheated steam HD can be shut off.
  • the plate press is in a state in which the press ram 10 exposes the lignite bed 14 to an initial surface pressure, wherein, as can be seen, the plate press with its press ram 10 and its press base 9 is just closed.
  • the valve 29 is opened, which is then in the container 24 previously introduced hot water HW can flow out and feeds through the system of channels 18 to the supply openings 21.
  • a pressure exerted by the water vapor HD acts on the hot water HW indicated by the wavy line 30 in the container 24, which pressure continues into the container 24 via the supply line 26 when the valve 28 is open.
  • the hot water HW is evenly fed from the container 24 via the feed line 23 and the feed openings 21 to the lignite bed 14 and pressed through the lignite, the hot water running out via the outlets 15. This pressing of the hot water continues until the water supply in the container 24 is exhausted, whereupon immediately thereafter the water vapor HD flows through the lignite and heats it in the desired manner by condensation.
  • the further supply of water vapor is blocked by means of the valve 29, whereupon the surface pressure in the plate press is increased to at least 2.0 MPa.
  • FIG. 2 This operating phase is shown in FIG. 2, in which the press ram 10 is further lowered compared to its position shown in FIG. 1 and thereby squeezes out the water contained in the brown coal while compressing the brown coal bed 14.
  • the squeezed water which has a temperature corresponding to the heated coal bed 14, is then used in the manner described above as a waste heat source and fed as hot water via the feed line 25 to the container 24.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Wassergehaltes von wasserhaltiger, körniger Braunkohle unter Einwirkung von thermischer Energie und Druck auf das beetmäßig flächig verteilte Material. Dabei wird die Braunkohle einem mechanisch aufgebrachten Anfangsflächendruck ausgesetzt, der unter dem maximal im Verfahren auftretenden Flächendruck liegt und bei dem der Braunkohle thermische Energie durch Wasserdampf (HD) zugeführt wird, der unter Kondensation die Braunkohle erwärmt. Danach wird ohne weitere Wasserdampfzuführung der Flächendruck so weit auf mindestens 2,0 MPa erhöht, daß das in der erwärmten Braunkohle enthaltene Wasser ausgepreßt wird. Vor der Zuführung des Wasserdampfes (HD) wird die Braunkohle durch Abwärme vorgeheizt und als Abwärmequelle das im Verfahren aus der Braunkohle ausgepreßte Heißwasser verwendet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Heißwasser (HW) direkt der beetmäßig verteilten Braunkohle unter gleichmäßiger Aufbringung zugeführt und durch die Braunkohle hindurchgepreßt.

Description

Verfahren zur Reduzierung des Wassergehaltes von wasserhaltiger Braunkohle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Wassergehaltes von wasserhaltiger, körniger Braunkohle unter Einwirkung von thermischer Energie und Druck auf das beetmäßig flächig verteilte Material.
Ein derartiges Verfahren ist in der Patentanmeldung PCT/EP95/03814 beschrieben. Es läuft darauf hinaus, daß a) die Braunkohle einem mechanisch aufgebrachten Anfangsflächendruck ausgesetzt wird, der unter dem maximal im Verfahren auftretenden
Flächendruck liegt und bei dem der Braunkohle thermische Energie durch Wasserdampf zugeführt wird, der unter Kondensation die Braunkohle erwärmt, b) und danach ohne weitere Wasserdampfzuführung der Flächendruck so weit auf rnindestens 2,0 MPa erhöht wird, daß das in der er¬ wärmten Braunkohle enthaltene Wasser ausgepreßt wird, c) wobei vor der Zuführung des Wasserdampfes die Braunkohle durch Abwärme vorgeheizt wird und als Abwärmequelle das im Verfahren bei einem früheren Durchlauf aus der Braunkohle ausgepreßte Heiß- wasser verwendet wird. Die sich bei diesem Verfahren ergebenden erheblichen verfahrenstechni¬ schen und energetischen Vorteile sind in der genannten Patentanmeldung dargelegt.
In der Zeitschrift "Braunkohle 39 (1987) Heft 4, Seiten 78 bis 87" ist ein anderes Verfahren zur Entwässerung von Braunkohle beschrieben, das sogenannte "Fleißner-Verfahren", bei dem die thermische Entwässerung von Braunkohle in einem Autoklaven in einer Sattdampfatmosphäre von ca. 3,0 MPa durchgeführt wird. Die hierdurch erwärmte- Braunkohle wird nach Entleeren des Autoklaven in einen Trockenkohlenbunker überführt, wo die thermisch entwässerte Braunkohle durch Nachbelüftung zur Abkühlung gebracht und hierbei nachgetrocknet wird. In Zusammenhang mit diesem Verfahren wird beim Entleeren des Autoklaven in diesem enthaltenes Heißwasser als Abwasser gesondert abgeführt und einem benachbarten Autoklaven zur Erwärmung der darin enthaltenen, kalten Braunkohle zugeführt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungs¬ grad des in der Patentanmeldung PCT/EP95/03814 offenbarten Ver- fahrens zu erhöhen, d.h. im wesentlichen den Energiebedarf zu verrin¬ gern, die Aufheizung zu vergleichmäßigen, um dadurch den Entwässe¬ rungsgrad zu erhöhen, und die Dauer des Vorgangs zu verkürzen. Erfϊn- dungsgemäß geschieht dies dadurch, daß vor der Zuführung des Wasser¬ dampfes das Heißwasser direkt der beetmäßig verteilten Braunkohle unter gleichmäßiger Aufbringung zugeführt und durch die Braunkohle hindurch¬ gepreßt wird.
Aufgrund der direkten Zuführung des Heißwassers zu der Braunkohle unter gleichmäßiger Aufbringung benetzt dieses die gesamte Oberfläche der Braunkohlenkόrner und verbessert in dem späteren Verfahrensschritt, der Zuführung von Wasserdampf, den Wärmeübergang vom Wasserdampf zur Braunkohle, womit die Erwärmung der Braunkohle beschleunigt wird. Dabei führt das Hindurchpressen des Heißwassers durch die Braunkohle zu einer Zwangsströmung durch die Freiräume im Kohlebeet und somit zu einem besonders intensiven Wärmeübergang. Hierdurch ergibt sich eine entsprechend kurze Prozesszeit im Vergleich zu bekannten Ver¬ fahren. Außerdem führt die Benetzung der Braunkohlenkörner offen¬ sichtlich zu einer Vergleichmäßigung der Durchströmung für den Wasser¬ dampf. Damit gibt man aufgrund dieser Vorerwärmung- der Kohle ein erhöhtes Temperaturniveau, das sich dann im Zusammenhang mit der Zuführung von Wasserdampf in einer entsprechenden Einsparung an Energie in der Phase der Wasserdampfzuführung auswirkt. Dabei wird also für die von dem Heißwasser bewirkte Vorerwärmung der Braunkohle direkt das eine Abwärmequelle bildende Heißwasser verwendet, das beim Auspressen des in der Braunkohle enthaltenen Wassers nach der .Wasser¬ dampfzuführung automatisch anfällt und somit hinsichtlich seines Energie¬ gehaltes voll ausgenutzt wird.
Um den für das Hindurchpressen des Heißwassers erforderlichen Druck zu erzeugen, verwendet man zweckmäßig den in dem Verfahren sowieso vorhandenen Wasserdampf, wozu dieser das Heißwasser beaufschlagt und mit seinem Druck das Heißwasser durch die Braunkohle hindurchpreßt.
Den Verfahrensschritt der Ausnutzung des Wasserdampfdruckes zum Hindurchpressen des Heißwassers nutzt man zweckmäßig weiterhin in vorteilhafterweise dadurch aus, daß das Heißwasser unmittelbar nach dem Aufbringen des Anfangsflächendrucks der Braunkohle zugeführt wird. Es schließt sich dann an das vollständige Durchpressen des Heißwassers unmittelbar das Durchströmen des Wasserdampfes an, so daß sich ein kontinuierlicher Prozeß ohne eine Unterbrechung ergibt, durch den die 7/31082 PC17EP97/00741
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Braunkohle auf das oben erwähnte höhere Temperaturniveau gebracht wird.
Durch die Heißwasserzuführung unmittelbar nach dem Aufbringen des Anfangsflächendrucks wird die beetmäßige Verteilung der Braunkohle entsprechend vergleichmäßigt, was sich günstig hinsichtlich einer gleichmä¬ ßigen Durchströmung und damit einer gleichmäßigen Abgabe der Wärme des Heißwassers an die Braunkohle auswirkt.
Zweckmäßig führt man dem Heißwasser Zusatzstoffe zur Herauslösung von in der Kohle enthaltenen Fremdstoffen, z.B. Alkalimetallen zu. Durch die Herauslösung der Fremdstoffe wird die Verschlackungsneigung der Braunkohle bei der späteren Verbrennung vermindert.
Anhand der Figuren sei das Verfahren nachstehend näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Plattenpresse mit einem Braunkohlebeet und den weiterhin für die Durchführung des Verfahrens notwendigen Einrichtungen,
Fig. 2 die gleiche Plattenpresse in der Betriebslage nach der Zufüh¬ rung des Heißwassers beim Auspressen des in der erwärmten Braunkohle enthaltenen Wassers.
Fig. 1 zeigt eine Plattenpresse mit der Preßunterlage 9 und dem Pre߬ stempel 10. Die Preßunterlage 9 ruht auf hier nur prinzipiell dargestell¬ ten Stützen 11 und 12. Der Preßstempel 10 hängt an dem Stößel 13, der von einem hier nicht dargestellten Preßmechanismus auf-und abgeschoben wird. Bei der Gestaltung dieser Plattenpresse handelt es sich im Prinzip um Stand der Technik. Die Preßunterlage 9 ist hier wannenartig ausgebildet, so daß in ihr die Braunkohle 14 in beetmäßig flächiger Verteilung aufgebracht werden kann. Die Preßunterlage 9 ist mit Wasserauslässen 15 und der Pre߬ stempel 10 mit Zuführungsöffnungen 21 versehen, so daß bei in Fig. 2 dargestellter geschlossener Plattenpresse der Braunkohle 14 Heißwasser HW und Wasserdampf HD über die Zuführungsöffnungen 21 zugeführt und austretendes Wasser über die Wasserauslässe 15 abgeführt werden kann. Die Wasserauslässe 15 sind über die dünnen Linien angedeuteten Kanäle 17 in der Preßunterlage 9 mit einem nicht dargestellten Sammel- auslaß verbunden, über den ausgepreßtes Wasser abfließen kann.
Die Zuführung des Heißwassers HW und des Wasserdampfes HD erfolgt über die Zuführungsöffnungen 21, die untereinander durch die durch dünne Linien angedeuteten Kanäle 18 im Preßstempel 10 verbunden sind. Die Zuführung von Heißwasser HW und Wasserdampf HD zu dem System der Kanäle 18 und der Zuführungsöffnungen 21 erfolgt über die angeschlossene Zuleitung 23, die zu dem Behälter 24 führt. Dem Behäl¬ ter 24 werden über die Zuleitung 25 Heißwasser HW und die Zuleitung 26 Wasserdampf HD zugeführt, wobei durch die Ventile 27 und 28 dafür gesorgt wird, daß die Zuführung von Heißwasser HW und Heißdampf HD in dem richtigen Rhythmus, der erforderlichen Menge und der richtigen Reihenfolge erfolgt. In die Zuleitung 23 ist das Ventil 29 eingesetzt, mit dem die Zuführung von Heißwasser HW und Heißdampf HD abgesperrt werden kann.
Gemäß Fig. 1 befindet sich die Plattenpresse in einem Zustand, in dem der Preßstempel 10 das Braunkohlebeet 14 einem Anfangsflächendruck aussetzt, wobei, wie ersichtlich, die Plattenpresse mit ihrem Preßstempel 10 und ihrer Preßunterlage 9 gerade geschlossen ist. In dieser Be- triebsphase wird das Ventil 29 geöffnet, das dann in den Behälter 24 vorher eingeleitetes Heißwasser HW ausströmen läßt und über das System der Kanäle 18 den Zuführungsöffnungen 21 zuleitet. Dabei wirkt auf das durch die Wellenlinie 30 im Behälter 24 angedeutete Heißwasser HW ein von dem Wasserdampf HD ausgeübter Druck, der sich bei geöffnetem Ventil 28 über die Zuleitung 26 in den Behälter 24 fortsetzt. Unter dem Druck des Wasserdampfes HD wird das Heißwasser HW aus dem Behälter 24 über die Zuleitung 23 und die Zuführungsöffnungen 21 gleichmäßig dem Braunkohlebeet 14 zugeführt und durch die Braunkohle hindurchgepreßt, wobei das Heißwasser über die Auslässe 15 abläuft. Dieses Hindurchpressen des Heißwassers geht solange vor sich, bis der Wasservorrat im Behälter 24 erschöpft ist, woraufhin unmittelbar darauf¬ folgend nunmehr der Wasserdampf HD die Braunkohle durchströmt und diese durch Kondensation in gewünschter Weise erwärmt. Am Ende dieser Betriebsphase, also bei einem ausreichenden Temperaturniveau der Braunkohle, wird die weitere Zufuhr von Wasserdampf mittels des Ventils 29 gesperrt, woraufhin der Flächendruck in der Plattenpresse auf mindestens 2,0 MPa erhöht wird.
Diese Betriebsphase ist in der Fig. 2 dargestellt, in der der Preßstempel 10 gegenüber seiner in der Fig. 1 dargestellten Lage weiterhin abgesenkt ist und dabei unter Verdichtung des Braunkohlebeetes 14 das in der Braunkohle enthaltene Wasser auspreßt. Das ausgepreßte Wasser, das eine dem erhitzten Kohlebeet 14 entsprechende Temperatur besitzt, wird dann in der vorstehend beschriebenen Weise als Abwärmequelle benutzt und als Heißwasser über die Zuleitung 25 dem Behälter 24 zugeführt.
Das Verfahren der Entwässerung des Braunkohlebeetes 14 ist damit beendet, so daß die Braunkohle aus der anschließend geöffneten Platten¬ presse entnommen werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Reduzierung des Wassergehaltes von wasserhalti¬ ger, körniger Braunkohle unter Einwirkung von thermischer Energie und Druck auf das beetmäßig flächig verteilte Material,
a) bei dem die Braunkohle (14) einem mechanisch aufgebrach¬ ten Anfangsflächendruck ausgesetzt wird, der unter dem maximal im Verfahren auftretenden Flächendruck liegt und bei dem der Braunkohle thermische Energie durch Wasser- dampf (HD) zugeführt wird, der unter Kondensation die
Braunkohle erwärmt, b) und danach ohne weitere Wasserdampfzuführung der Flä¬ chendruck so weit auf mindestens 2,0 MPa erhöht wird, daß das in der erwärmten Braunkohle enthaltene Wasser ausgepreßt wird, c) wobei vor der Zufühmng des Wasserdampfes (HD) die Braunkohle durch Abwärme vorgeheizt wird und als Ab¬ wärmequelle das im Verfahren aus der Braunkohle ausge¬ preßte Heißwasser verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißwasser (HW) direkt der beetmäßig verteilten Braunkohle (14) unter gleichmäßiger Aufbringung zugeführt und durch die Braunkohle hindurchgepreßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Heißwasser (HW) von dem Wasserdampf (HD) beaufschlagt wird, der mit seinem Druck das Heißwasser (HW) durch die Braunkohle (14) hindurchpreßt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach vollständigem Hindurchpressen des Heißwassers (HW) der auf das Heißwasser (HW) wirkende Wasserdampf (HD) die Braun¬ kohle (14) weiterhin durchströmt und dabei zu Heißwasser kondensiert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Heißwasser (HW) unmittelbar nach dem Aufbringen des Anfangsflächendrucks der Braunkohle (14) zu¬ geführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch .gekenn¬ zeichnet, daß dem Heißwasser Zusatzstoffe zur Herauslösung von in der Kohle enthaltenen Fremdstoffen, z.B. Alkalimetallen, zugeführt werden.
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