DE3325571A1 - Verfahren und vorrichtung zum zerkleinern von feststoffe und fluechtige bestandteile aufweisenden substanzen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von Feststoffe
• und flüchtige Bestandteile aufweisenden Substanzen.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerkleinern von Feststoffe und flüchtige Bestandteile aufweisenden Substanzen, insbesondere von Kohle für Kohlenstaubfeuerungsanlagen, bei dem ein mechanisches Zerkleinern bis zum Freisetzen flüchtiger Bestandteile erfolgt, die von den zerkleinerten Feststoffteilchen abgesondert und abgeleitet werden.
• Die Feststoffe enthaltende Substanzen können beliebiger Art sein. Unter einem Feststoff wird dabei jeder Stoff verstanden, der einer Formänderung von außen einen gewissen Widerstand entgegensetzt, so daß eine mechanische Zerkleinerung möglich ist.
• Feststoffe und flüchtige Bestandteile aufweisende Substanzen sind beispielsweise Ölschiefer oder Schlämme.
• Flüchtige Bestandteile sind häufig brennbar und je nach Art der zu zerkleinernden Substanz sogar die wesentlichen Energieträger. Es ist daher häufig eine Zielsetzung, die Zerkleinerung der Substanz so weit zu treiben, daß die flüchtigen Bestandteile frei werden.
• Die zerkleinerten Feststoffteilchen und die flüchtigen Bestandteile werden dann gemeinsam verbrannt.
• Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist es allgemein bekannt, durch das Zerkleinern freigesetzte flüchtige Bestandteile von den zerkleinerten Feststoffteilchen abzusondern und abzuleiten, wenn sie nicht benötigt werden.
• Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die flüchtigen Bestandteile gegebenenfalls separat benutzt werden können.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gemisch aus zerkleinerten Feststoffteilchen und flüchtigen Bestandteilen einer bei über Atmosphärendruck und bei Sauerstoffausschluß erfolgenden Teilchenabsonderung durch Schwerkraft unterworfen wird und daß die flüchtigen Bestandteile und/oder die abgesonderten Feststoffteilchen und Abhängigkeit von dem Überdruck abgeleitet werden.
• Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß die Zerkleinerung bei Sauerstoffausschluß stattfindet, damit die flüchtigen Bestandteile ohne die Gefahr einer Reaktion mit dem Sauerstoff gewonnen werden können. Insbesondere wird bei dem Freisetzen brennbarer flüchtigter Bestandteile eine Explosionsgefahr vermieden. Der Atmosphärenuberdruck dient vorteilhafterweise dazu, die flüchtigen Bestandteile und/oder die abgesonderte Feststoffteilchen abzuleiten. Dabei könnte der Überdruck fremderzeugt werden, z. B. mit einem Inertgas. Zweckmäßigerweise wird der Überdruck jedoch durch die beim Zerkleinern der Feststoffe freiwerdenden flüchtigen Bestandteile erzeugt.
• Es ist durchaus denkbar, das Zerkleinern und die Absonderung in voneinander getrennten räumlichen Bereichen vorzunehmen. Das bedingt jedoch einen erhöhten baulichen Aufwand. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Zerkleinerung und die Teilchenabsonderung in einem beiden gemeinsamen räumlichen Bereich erfolgen. Die damit verbundene volumenmäßige Verkleinerung ermöglicht auch ein einfacheres Anfahren bzw. einen Intervallbetrieb.
• Die Teilchenableitung erfolgt entsprechend dem Niveau der abgesonderten Feststoffteilchen, wodurch das der Teilchenabsonderung zur Verfügung stehende Volumen konstant gehalten wird.
• Für eine Kohlezerkleinerung ist es wesentlich, daß die flüchtigen Bestandteile und/oder der Kohlestaub in einer Feuerungsanlage verbrannt und/oder gesondert aufbewahrt werden. Damit ergeben sich nach der Art der Kohle unterschiedliche Verfahrensmöglichkeiten.
• Geht man beispielsweise davon aus, daß Braunkohle einen erheblichen Anteil an Ballaststoffen hat, also an mineralischen Bestandteilen, die nicht brennbar sind bzw. keinen Heizwert haben, so könnten mit dem vorbeschriebenen Verfahren die flüchtigen Bestandteile separat verbrannt werden, was eine absolut aschefreie Verbrennung zur Folge hätte. Eine Luftverunreinigung durch Flugasche wäre zu vermeiden. Zugleich wäre dadurch auch eine wesentliche Entschwefelung zu erreichen, da der Schwefel der Braunkohle im wesentlichen in den abgesonderten Feststoffteilchen verbleibt.
• Abgesonderte Feststoffteilchen, die einen ausreichenden Heizwert aufweisen, könnten in besonderen Verbrennungsanlagen verheizt werden, die für eine ausreichende Entschwefelung und einen ausreichenden Entzug der Flugasche sorgen. Das vorbeschreibene Verfahren ist daher eine wesentliche Voraussetzung für eine umweltfreundliche Verbrennung.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Feststoffe und flüchtige Bestandteile aufweisenden Substanzen, insbesondere von Kohle für Kohlestaubfeuerungsanlagen, mit einem mechanischen Zerkleinerer und einem das Gemisch aus zerkleinerten Feststoffteilchen und flüchtigen Bestandteilen aufnehmenden Behälter. Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der vorbeschriebenen Art so zu verbessern, daß mit ihr auch leicht reagierende bzw. explodierende flüchtige Bestandteile gewonnen werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Behälter ein Druckbehälter ist, der ein innendruckgeregeltes Gasauslaßventil und zur Feststoffentnahme ein Bodenventil aufweist. Mit dieser Vorrichtung bzw. mit diesem Behälter erfolgt das Freisetzen flüchtiger Bestandteile unter den gewünschten Bedingungen insbesondere eines Atmosphärenüberdrucks und bei Sauerstoffausschluß.
• Vorteilhafterweise ist der Zerkleinerer im Inneren des Druckbehälters angeordnet. Infolgedessen genügt ein einziges Druckgefäß ohne zusätzlichen Zuleitungsanschluß für die zerkleinerte Substanz.
• Der Zerkleinerer ist mit mindestens einem weiteren im Druckbehälter vorhandenen Zerkleinerer kolonnenartig angeordnet. Die Zerkleinerer wirken infolgedessen in einer Reihenschaltung, die einen entsprechend großen Zerkleinerungsgrad ergeben bzw. den Zerkleinerungsgrad mit wirtschaftlich zu betreibenden Zerkleinerern zu erreichen gestatten.
• Insbesondere sind Desintegratoren als Zerkleinerer vorhanden.
• Mechanische Zerkleinerung kann bekanntlich auf vielfältige Weise erfolgen, z. B. durch Kugelmühlen oder ähnlich wirkende Mahlaggregate. Die Mahlfeinheit ist aber begrenzt, da das Mahlgut zum Agglomieren neigt.
• Infolgedessen hat das Mahlgut nach gewisser Mahldauer nicht mehr als einen bestimmten geringen Prozentsatz von Teilchen unter einer bestimmten Feinheit von z. B.
• 100 ßm. Die Mahlfeinheit bzw. die Teilchengröße ist aber wegen der damit vorhandenen Oberflächenvergrößerung einer der wesentlichen Faktoren zur Steigerung der Reaktionsfähigkeit eines Stoffes. Ein weiterer Faktor ist der Aktivierungsgrad, also die Anreicherung von Energie im Stoff durch die mechanische Bearbeitung bzw. Zerkleinerung. Eine derartige Aktivierung, die gemeinhin mit Änderungen im Kristallgitteraufbau durch mechanische Einwirkung beim Zerkleinern erklärt wird, hat z. B. erhöhte Reaktionsfähigkeit des betreffenden Stoffes zur Folge. Beides leistet der Desintegrator, nämlich einen höheren Feinheits- und einen höheren Aktivierungsgrad.
• Beispielsweise werden Körnungen von 1 m erreicht, was mit bekannten Vorrichtungen wirtschaftlich nicht möglich ist. Der Aktivierungsgrad von Stoffen gleicher Korngröße hat sich bei mit einem Desintegrator aktivierten Stoffen als wesentlich größer herausgestellt. Als Desintegrator wird beispielsweise die in der DE-OS 30 34 849 beschriebene Vorrichtung verwendet.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat damit nicht nur den Vorteil, -die gewünschte Zerkleinerung leisten zu können, sondern darüber hinaus den Vorteil, daß die gewonnen Feststoffteilchen aktiviert sind. Das ist für deren Weiterverarbeitung von erheblicher Bedeutung. Soll beispielsweise eine Entschwefelung vorgenommen werden, so muß Kalk verwendet werden, der den Schwefel bei bestimmten Reaktionstemperaturen bindet und bei Überschreiten der Sintertemperatur durch Ausfällen des zuvor entstandenen Gipses entfernt werden kann. Der Kalk kann nun z. B. gemeinsam mit zu zerkleinernder Kohle in den Desintegrator gegeben werden, wo das Kohle/Kalk-Gemisch in gleichem Maße zerkleinert und damit aktivert wird. Dabei freiwerdende flüchtige Bestandteile können abgeleitet und verbrannt werden, während das abgesonderte Kohle/Kalk-Gemisch separat verwendet wird. In Betracht kommt beispielsweise die Abspeicherung bzw. Aufbewahrung oder eine Verbrennung. Die Verbrennung kann derart erfolgen, daß das Substanz/Kalk-Gemisch vor seiner Verbrennung für eine vorgewählte Reaktionszeit auf einer vorgewählten Reaktionstemperatur gehalten wird, so daß eine optimale Entschwefelung erreicht werden kann. Die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung ist daher Ausganganlage einer Vielzahl weiterer vorteilhafter Verwendungsverfahren der durch Zerkleinern gewonnenen Feststoffteilchen und/oder der flüchtigen Bestandteile.
• Der Gasauslaß weist einen Feinststaubfilter und bedarfsweise eine in das Innere des Druckbehälters mündende Rückführleitung auf, damit mit dem Gas etwa entweichender Feinststaub aus dem Gas entfernt und nutzbar gemacht werden kann.
• Der Druckbehälter ist an einen abgedichteten Substanz-Vorratsbehälter angeschlossen und bedarfsweise über eine Druckausgleichleitung mit ihm verbunden. Das Vorratsbehälter- und Fördersystem ist infolgedessen auch druckmäßig an den Druckbehälter angeschlossen, so daß sich eine besondere Druckschleuse zwischen dem Druckbehälter und dem Zuleistungssystem erübrigt.
• Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die schematische Darstellung zeigt einen Druckbehälter 10, in dem zwei Desintegratoren 11, 12 übereinander dargestellt sind. In den Druckbehälter 10 mündet eine Zuführungsleitung 13 für Rohmaterial, die mit einem Vorratsbehälter 14 über die Fördervorrichtung 15 in Verbindung steht. Aus dem Vorratsbehälter 14 wird als Rohmaterial beispielsweise Kohle mit einer Schnecke oder einem Band der Fördervorrichtung 15 in den Druckbehälter la gegeben. Das Rohmaterial gelangt über das Leitblech 16 in den oberer Desintegrator 11, der eine Zerkleinerung vornimmt. Das betreffende Teilchen/Gas-Gemisch steht unter dem Einfluß der Schwerkraft, so daß das Gas bzw. die flüchtigen Bestandteile im Druckbehälter 10 nach oben steigen, während die schwereren Feststoffteilchen absinken und über die Leitbleche 17, 18 dem tiefer gelegenen zweiten Desintegrator 12 zugeführt werden, der sie weiter zerkleinert. Wiederum erfolgt eine Trennung unter Schwerkrafteinfluß, wobei die Feststoffteilchen in einen Sumpf 19 oberhalb eines Behälterausflusses 20 fallen. Der Behälterausfluß 20 ist an ein Bodenventil 21 angeschlossen, das mit einem Stellantrieb 22 von einem Niveauregler 23 geöffnet bzw.
• geschlossen wird, je nach dem, ob das Niveau 24 der Feststoffteilchen im Sumpf 19 die Obergrenze 25 oder die Untergrenze 26 erreicht.
• Der Druckbehälter 10 hat des weiteren ein Gasauslaßventil 27, das mit der Gasauslaßleitung 28 angeschlossen ist. In der Gasauslaßleitung 28 befindet sich ein Feinststaubfilter 29, das mit einer Rückführleitung 30 an den Innenraum 31 des Druckbehälters 10 angeschlossen ist. Mit dem Feinststaubfilter werden solche Feinstpartikel ausgefiltert, die vom Gas entgegen der Schwerkraftwirkung mitgerissen werden.
• Das Gasauslaßventil 27 wird von einem Stellantrieb 32 je nach Höhe des Drucks im Behälter 10 geöffnet oder geschloss-en. Hierzu wird ein Regler 33 verwendet, der so eingestellt ist, daß das Gasauslaßventil 27 lediglich so lange geöffnet wird, wie der Innendruck des Druckbehälters 10 über dem Atmosphärendruck liegt. Der tiefste Überdruck richtet sich dabei nach der zu zerkleinernden Substanz.
• Der Vorratsbehälter 14 für das Rohmaterial ist bedarfsweise über eine Druckausgleichsleitung 34 mit dem Inneren 31 des Druckbehälters 10 verbunden, falls nämlich der Druckausgleich im Vorratsbehälter 14 nicht über die Zuführleitung 13 und die Fördervorrichtung 15 erfolgen kann, weil beispielsweise durch das zu fördernde Rohmaterial ein druckdichter Verschluß des Förderweges erfolgt.
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Claims (10)

1. Ansprüche: 1. Verfahren zum Zerkleinern von Feststoffe und flüchtige Bestandteile aufweisenden Substanzen, insbesondere von Kohle für Kohlestaubfeuerungsanlagen, bei dem ein mechanisches Zerkleinern bis zum Freisetzen flüchtiger Bestandteile erfolgt, die von den zerkleinerten Feststoffteilchen abgesondert und abgeleitet werden, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gemisch aus zerkleinerten Feststoffteilchen und flüchtigen Bestandteilen einer bei über Atmosphärendruck und bei Sauerstoffausschluß erfolgenden Teilchenabsonderung durch Schwerkraft unterworfen wird und daß die flüchtigen Bestandteile und/oder die abgesonderten Feststoffteilchen in Abhängigkeit von dem Überdruck abgeleitet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Zerkleinerung und die Teilchenabsonderung in einem beiden gemeinsamen räumlichen Bereich erfolgen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Teilchenableitung entsprechend dem Niveau der abgesonderten Feststoffteilchen erfolgt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, für Kohlezerkleinerung, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die flüchtigen Bestandteile und/oder der Kohlestaub in einer Feuerungsanlage verbrannt und/oder gesondert aufbewahrt werden.
5. 5. Vorrichtung zum Zerkleinern von Feststoffe und flüchtige Bestandteile aufweisende Substanzen, insbesondere von Kohle für Kohlstaubfeuerungsanlagen, mit einem mechanischen Zerkleinerer und einem das Gemisch aus zerkleinerten Feststoffteilchen und flüchtigen Bestandteilen aufnehmenden Behälter, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß der Behälter ein Druckbehälter (10) ist, der ein innendruckgeregeltes Gasauslaßventil (27) und zur Feststoffentnahme ein Bodenventil (21) aufweist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß der Zerkleinerer im Inneren (31) des Druckbehälters (10) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Zerkleinerer mit mindestens einem weiteren im Druckbehälter (10) vorhandenen Zerkleinerer kolonnenartig angeordnet ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Zerkleinerer Desintegratoren (11, 12) vorhanden sind.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Gasauslaßleitung (28) ein Feinststaubfilter (29) und bedarfsweise eine in das Innere des Druckbehälters (19) mündende Rückführleitung (30) aufweist.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Druckbehälter (10) an einen abgedichteten Substanz-Vorratsbehälter (14) angeschlossen und bedarfsweise über eine Druckausgleichsleitung (34) mit ihm verbunden ist.