DE2841088C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle in einem einzigen Flugstromrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle erfolgt derzeit in ein- oder mehrstufigen, meist jedoch zweistufigen Flugstromapparaten. Ein Flugstromapparat besteht aus einem in der Regel senkrecht stehenden Flugstromrohr und einem oder mehreren nachgeschalteten Zyklonen, in denen die Gas/Feststofftrennung vorgenommen wird. Das Wärmeträgerijas wird gewöhnlich in einer Brennkammer erzeugt und mit rückgeführten Brüden, die der Temperalurbegrenzung dienen, gemischt. Bei der Vorerhitzung von Kokskohle ist zunächst meistens eine Kohlenfeuchte von ca. 10% auszutreiben; nachfolgend wird gewöhnlich eine Vorerhitzung auf ca. 200⁰C angestrebt. — in einer einstufigen Apparatur ist derzeit lediglich eine Vortrocknung erreichbar; zur Vorerhitzung dagegen wird eine weitere Verfahrensstufe erforderlich, wie z. B.. ein weiteres Flugstromrohr.

Vom sogenannten Cerchar-Vorerhitzer ist z. B.

bekannt, daß in der ersten Stufe zur Trocknung der Kokskohle ein sogenanntes entrained-bed (Wirbelbett mit Gutaustrag durch besonders hohe Wirbelgasgeschwindigkeit) verwendet wird. In einer nachfolgenden Flugstromstrecke — zweite Stufe — wird dann die Kokskohle auf die gewünschte Temperatur von über 200⁰C erhitzt

Nach dem Precarbon-Verfahren ist weiter bekannt,

ίο zwei Flugstromrohre nach dem Gegenstromprinzip zu betreiben, d. h., daß die Trocknung mit dem kälteren Gas aus der Erhitzungsstufe und die Erhitzung auf 200⁰C mit dem heißeren Gas unmittelbar aus der Brennkammer erfolgt

Schließlich ist auch ein Apparat vorgeschlagen worden, bei dem in einem einzigen Flugstromrohr das Wärmeträgergas in zwei Teilmengen zugeführt wird, und zwar so, daß im unteren Teil das kältere Wärmeträgergas zur Trocknung von Kokskohle eingesetzt wird und ungefähr auf halber Höhe des Fiugstromrohres das heißere Wärmeträgergas zur Vorerhitzung eingeleitet wird.

Grundsätzlich sind Trocknung und Vorerhitzung auch in einem einstufigen Flugstromrohr durchführbar, jedoch gewöhnlich nur mit Trägergastemperaturen erreichbar, die weit über den für die Kokskohle zulässigen Grenzwerten zur thermischen Vorbehandlung liegen; denn bei der Vorerhitzung von Kokskohle ist zu berücksichtigen, daß das Verkokungsvermögen der Kohle bei diesem Prozeß nicht reduziert werden soll.

Nachteilig bei den bekannten Verfahren zur Vorerhitzung von Kokskohle ist aber insbesondere die Tatsache, daß das gemahlene Einsatzgut je nach Korngröße unterschiedlich von der Vorerhitzung beeinflußt wird. So läuft bekanntlich der Trocknungs- und auch der Vorerhitzungsprozeß umso rascher ab, je kleiner die Körper des Einsatzmaterials sind. Da aber das Kornspektrum der üblicherweise eingesetzten gemahlenen Rohkohle von 6 bis 0,001 mm beträgt, werden vor allem die Feinkornanteile dieses Spektrums im Vergleich zum Mittel- und Grobkorn intensiver durch die Wärmebehandlung beeinflußt.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden (DE-OS 26 40 787, GB-PS 14 52 454, GB-PS 4 18 462), in einem Flugstromrohr die gröberen Kornfraktionen des Einsatzgutes an mindestens einer Stelle abzuscheiden und nachfolgend in dem Flugstrom wieder einzuspeisen, wobei gemäß DE-OS 26 40 787 und GB-PS 14 52 454 ein Zerkleinerungswerk zwischengeschaltet wird und gemäß GB-PS 4 18 462 die gröberen Kornfraktionen unzerkleinert — wieder in den nur noch die feineren Kornfraktionen enthaltenden Flugstrom eingespeist werden. Dabei wird es als nachteilig angesehen, daß die Abscheidung der gröberen Kornfraktionen nur so erfolgen kann, daß diese unter ihr bereits erreichtes Förderniveau erheblich absinken, weshalb ihr Einspeisen in den nur noch die feineren Kornfraktionen enthaltenden Flugstrom nur möglich ist, wenn letzterer wieder unter zweifacher Umlenkung relativ tief nach unten geführt wird.

Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle in einem einzigen Flugstromrohr zu verwirklichen, bei dem die Wärmebehandlung verschiedener Fraktionen des gemahlenen Einsatzgutes möglichst gleichmäßig erfolgt und welches mit einem möglichst geringen apparativen Aufwand und weitge-

hendem Erhalt des einmal erreichten Förderniveaus zu verwirklichen ist

Die vorgenannten Aufgaben werden in bezug auf ein Verfahren durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst und in bezug auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 2 gelöst.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß durch die erfindungsgemäBe Lösung die Länge der Flugstromstrecke wesentlich kürzer gewählt werden ]o kann, als dies bisher bekannt war, d. h. 20 bis 25 m gegenüber 40 bis 60 m, die man bisher benötigte. Dies beruht auf der Tatsache, daß die größeren Kornfraktionen des Einsatzgutes durch ihre Abscheidung aus dem Wärmeträgergas, weiches die kleineren Kornfraklionen mit sich reißt, und durch die erneute Einspeisung der genannten gröberen Kornfraktionen in den Flugstrom für diese Partikel eine erneute Beschleunigungsphase einsetzt, was eine besonders intensive Umspülung mit Wärmeträgeigas bewirkt und den Wäi meübergang fördert Wegen dieses insgesamt besseren Wärmeübergangs vom Wärmeträgergas an die Kohlekörner, vor allem auf die gröberen Kornfraktionen, kann also die gesamte Flugstromstrecke gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik um mindestens 20 m verkürzt werden. Es ist aber auch möglich, die Temperatur des Wärmeträgergases zu senken und dennoch den bisher bekannten Vorerhitzungsgrad zu erreichen, aber mit dem Vorteil, daß wegen der niedrigeren Anfangstemperaturen des Wärmeträgergases von rund 500° C, das Verkokungsvermögen des Einsatzgutes nicht in dem Maße nachteilig beeinflußt wird wie bisher üblich.

Durch die Erfindung werden also die technisch und konstruktiv aufwendigen Lösungen der zweistufigen Vorerhitzung überwunden und gleichzeitig eine schonende Trocknung und Vorerhitzung in einem einstufigen Prozeß erreicht. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise mit einem Wärmeträgergas von einer Anfangstemperatur von ca. 450 bis 750°C durchgeführt.

Schließlich hat es sich gemäß anderen Weiterbildungen der Erfindung als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der Nebenabzweig für die gröberen Staubfraktionen sich gegenüber dem Durchmesser der eigentlichen Flugstromstrecke verjüngt und wenn der Nebenabzweig vor der Mündung in die weitere Flugstromstrecke eine Einspeisevorrichtung und ggf. einen vor ihr angeordneten Auffangbehälter für die gröberen Staubfraktionen besitzt.

Durch die Erfindung wird unter anderem auch der Vorteil relativ geringen baulichen Aufwandes und Nachrüstungsmöglichkeit sowie Erhalt des einmal erreichten Förderniveaus erreicht.

Die Erfindung wird anhand einer Figur in einer besonderen Ausführungsform näher erläutert.

In einer Brennkammer 1 wird das Wärmeträgergas erzeugt und mit rückgeführten Brüden aus der Leitung 14 vermischt und am Fuße des Flugstromrohres 2 eingespeist. Hinter dieser Stelle wird die feuchte Kohle in das Flugstromrohr eingegeben und vom Wärmeträgergas erfaßt. Nach etwa der halben Höhe des gesamten Flugstromrohres ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abscheiden der gröberen Kornfraktionen und zur nachfolgenden Wiedereinspeisung dieser Fraktionen in den nur noch das Feinkorn enthaltenden Flugstrom vorgesehen. Das Flugstromrohr wird an der Stelle 4 in einen Haupt- 7 und einen Nebenzweig 5 aufgeteilt. Durch den Hauptzweig strömt der überwiegende Teil des Wärmeträgergases, während durch den Nebenzweig nur noch eine kleine Restmenge des ursprünglichen Wärmeträgergasstromes gelangen kann. Die feinen und feinsten Kornfraktionen können dem Hauptstrom des Wärmeträgergases aufgrund ihrer geringen Trägheit folgen, während die größeren Kornfraktionen aufgrund ihrer höheren Trägheit dem ursprünglichen Verlauf des Flugstromrohres folgen. Dieser Verlauf ist im Bereich der Abscheidung gekrümmt, so daß die gröberen Kornfraktionen einerseits eine Zentripetal-Beschleunigung erfahren und andererseits, nach ihrer Abbremsung iin nur noch mit geringer Geschwindigkeit stromenden Wärmeträgergas, nicht mehr zurück in das Flugstromrohr 2 fallen können, sondern sich vor einer Einspeisevorrichtung 6 sammeln. Die so abgeschiedenen gröberen Kornfraktionen werden mittels Einspeisevorrichtung 6 wieder dem Wärmeträgergas an der Stelle 7 des Flugstromrohres aufgegeben. Von dort bis zum Abscheidezyklon 8 erfolgt im wesentlichen die Vorerhitzung auf die gewünschte Endtemperatur und nach Abscheiden im Zyklon 8 und Passieren der Schleuse 9 wird das Endprodukt von dem Förderorgan 10 übernommen. Das Abgas aus dem Zyklon 8 passiert die Brüdenleitung 11 und den Ventilator 12 und teilt sich auf in einen Brüdenstrom 13, der in die Atmosphäre entweicht, sowie einen Rückbrüdenstrom, der über Leitung 14 der Brennkammer 1 wieder zugeführt wird.

Es ist aber auch möglich, mehrere der genannten Vorrichtungen in eine Flugstromstrecke einzubauen, sofern dies aus der Sicht des verbesserten Wärmeübergangs gewünscht wird. Selbstverständlich können das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens auch in Kombination mit anderen bereits bekannten Verfahrensmerkmalen verknüpft werden, wie z. B. der Einspeisung von weiterem Wärmeträgergas im Verlauf der Flugstromstrecke.

Der Abscheidegrad, d. h., die Trennung in die gröberen und die feineren Kornfraktionen hängen in an sich bekannter Weise davon ab, wie stark die Richtungsänderung des Hauptabzweiges von der Richtung des Flugstromrohres im Bereich der Verzweigung ist. Je stärker die Richtungsänderung, umso weniger Körner, d.h. nur die kleineren und kleinsten, können dem Weg des Wärmeträgergasstroms folgen.

In Verbindung mit der Krümmung des Nebenabzweiges bewirkt dessen zunehmende Verengung die sichere Umlenkung der in diesem Bereich abgebremsten Partikel. Dadurch wird ein Zurückfallen derselben in die Fiugstromstrecke verhindert.

Als nur in Transportrichtung des Feststoffes gasdurchlässige Einspeisevorrichtungen können unter anderem schnell laufende Zellenschleusen dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Trocknung und Vorerhitzung von Kokskohle in einem einzigen Flugstromrohr, in welchem ein heißer Gasstrom, der die am unteren Ende des Flugstromrohres eingespeiste, gemahlene, feuchte Kohle mitreißt, aufsteigt, am oberen Ende des Flugstromrohres die gesamte getrocknete und vorerhitzte Kohle aus dem Gasstrom ausgesondert und die gröberen Kornfraktionen des Einsatzgutes an mindestens einer Stelle im Flugstromrohr abgeschieden und unmittelbar nachfolgend wieder in den nur noch die feineren Kornfraktionen enthaltenden Flugstrom eingespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptmenge des Gasstromes aus der ursprünglichen Strömungsrichtung unter Mitreißen nur der feineren Kornfraktion abgezweigt wird, während die gröberen Kontraktionen zunächst im ursprünglichen Verlauf des Flugstromrohres mit der restlichen Gasmenge weitergeführt, dann aus dieser Richtung abgelenkt und abgebremst und schließlich in den abgezweigten Fiugslrom wieder eingespeist werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flugstromrohr in dem Bereich, in dem die gröberen Kornfraktionen abgeschieden werden, einen die weitere Flugstromstrecke (7) bildenden Hauptabzweig für Gas und die feineren Kornfraktionen sowie einen dem ursprünglichen Verlauf des Flugstromrohres zunächst folgenden, die gröberen Kornfraktionen aufnehmenden und in seinem weiteren Verlauf aus ihrer ursprünglichen Richtung ablenkenden Nebenabzweig (5) besitzt, der in die weitere Flugstromstrecke (7) mündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenabzweig (5) zunehmend verjüngt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenabzweig (5) vor der Mündung in die weitere Flugstromstrecke (7) eine Einspeisevorrichtung (6) und ggf. einen vor ihr angeordneten Auffangbehälter für die gröberen Staubfraktionen besitzt.