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Verfahren zur thermischen BehandlllnD von Waschbergen
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Beschreibuna Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermischen
Behandlung von Waschbergen in mindestens zwei getrennten Behandlungsstu fen, wobei
in einer ersten Stufe die. Waschberge getrocknet und in einer weiteren Stufe erhitzt
und anschließend in einer Kühlstufe gekühlt werden.
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weck eines derartigen thermischen Verfahrens ist es, die Waschberge
von den brennbaren Substanzen, wie z. B. dem C-f ix-Anteil der in der Regel 4 -
12 % beträgt, weitgehend zu befreien, um einen geeigneten, umweltfreundlichen Baustoff
für die verschiedensten Anwendungsgebiete zu erhalten.
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Ein Verfahren zur Behanldung von Wasch- und Grubenbergen ist aus einem
Aufsatz in Glückauf 118 (1982) Nr. 21, Seiten 109S -1102 bekannt. Dabei wird zur
sogenannten Weramisierung von Waschbergen ein Stufenofen vorgeschlagen, in dem in
insgesamt vier Verfahrensstufen, nämlich Trocknungsstufe, Verbrennungsstufe, Keramisierungsstufe
und Kühlstute, das Material behandelt wird. Dieser Stufenofen soll zwar unter optimaler
Ausnutung der aus den einzelnen Prozeßstufen gewonnenen bzw. diesen
ugeführten
Energie betrieben werden können, es wird aber schließlich darauf hingewiesen, daß
hinsichtlich der Bewährung dieses Ofens zum zeitpunkt der Veröffentlichung keine
Äussag.e gemacht werden konnte. Insbesondere ist nichts über die Temneraturen in
den verschiedenen Verfahrensstufen ausgesagt und atich von einer Behandlung etwaiger
entstandener Entgasungsgase ist dieser Schrift nichts zu entnehmen Aus der DE-OS
33 10 495 ist bekannt, sogenannte Steinkohlenaufbereitungsabgänge mit einer bestimmten
Körnung zunächst auf eine Feststofftemperatur von etwa 300 °C aufzuheizen, dann
mit einer Aufheizungsgeschwiiiidicrkeit bis zu 10 °C pro Minute auf eine Temperatur
von 800 bis 1 100 °C zu erhitzen und in einer dritten Stufe bis zu 1,5 Stunden auf
dieser Temneratur zu halten. Ober eine Ausnutzung und Behandlung etwaiger entstehender
Entgasungsgase ist auch dieser Schrift nichts zu entnehmen.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur thermischen Behandlung
von Waschbergen vorzuschlagen, bei dem die Prozeßführung verbessert wird und die
entstehenden Entgasungsgase zur Weiterverwendung in geeigneter Weise abgezogen und
behandelt erden.
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Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird -ur Lösung
der gestellte Aufgabe vorgeschlagen, daß die Waschberge unter ständiger Bewegung
durch in der Kühl stufe indirekt aufgeheizte Luft oder durch andere erhitzte Trägergase
direkt getrocknet und auf eine Feststofftemperatur von bis zu 200 °C vorgewärmt
und in den an die Trocknungsstufe anschließenden Stufen und/oder indirekt auf eine
Endtemperatur von 750 bis 950 °C erhitzt werden und die Beheizungsgase aus teilweise
im Kreis geführten Entgasungsgasen und Verbrennungsabgasen best ehen, wobei zur
weitgehenden Verbrennung der C-fix-Anteile in den Waschbergen die Beheizungsgase
noch zusätzlich mit Luft vermischt werden können.
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Es hat sich hei dem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt, daß insbesondere
mit der in der Kühlstufe aufgeheizten Luft eine wärmetechnisch günstige und einfache
Trocknung und Vorwärinung der Waschberge möglich ist und daß diese so vorbehandelten
Waschberge relativ problemlos, vor allem kontinuierlich erhitzt, entgast und anschließend
gekühlt werden können. Dabei hat sich die Kreislaufführung der Entgasungsgase und
Verbrennungsabgase bei gleichzeitiger Zugabe von Verbrennungsluft zur weitgehenden
Verbrennung der C-fix-Anteiie bewährt.
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Die Ansprüche ' bis 19 enthalten besonders günstige zusätzliche Vorsch
läge zu dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Die bei dem Verfahren entstehenden Entgasungsgase werden mit einer
ganz bestimmten Temperatur aus dem Schachtofen abgezogen und teilweise als Beheizungsgas
verbrannt und wieder eingesetzt.
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In der Gasreinigung können insbesondere jegliche Teerbestandteile
entfernt werden, so daß bei der Verbrennung der abgezogenen Entgasungsgase und Rückführung
in den Schachtofen keinerlei Schwierigkeiten auftreten. Günstig ist es, wenn die
Beheizungsgase vor Eintritt in die Erhitzungsstufe zusätzlich z. B. mit Hilfe von
heißen Nerbrennungsabg;lsen indirekt vorgewärmt werden. Das Gebläse für die 13ehe
i zungsgase kann dann vor dem Wärmeaustauscher angeordnet sein und bei niedrigeren
Temperaturen betrieben werden.
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Die Behe 1 zungsga$e und die zusätzliche Verbrennungsluft werden mit
einem geregelten Sauerstoffgehalt von insgesamt bis etwa 15 °, vorzugsweise 5 bis
8 °O, in die Erhitzungsstufe des Schachtofens gegeben. Das überschüssige Entgasungsgas
kann z. B. nach einer Naßreinigung bei anderen Beheizungsprozessen genutzt oder
verbrannt werden und nach Wärmeaustausch mit z. B. Brauchwasser in die Atmosphäre
entlas@en werden.
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Für die Erhitzung des Aufgabegutes kann ein Schachtofen verwendet
werden mit indirekter und/oder direkter Beheizung. Als besonders günstig hat es
sich für die direkte Beheizung erlsiesen, ganz oder teilweise die Beheizungsgase
und die Luft im ('llerstrom zu den Waschbergen zu führen.
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Die Beheizungsgase können auch in der Weise aufgeteilt werden, daß
ein Teil im oberen Teil des Schachtofens im Gleichstrom mit den aufzuheizenden Waschbergen
und der übrige Teil am Fuß des Schachtofens zur Aufheizung im Gegenstrom zugeführt
wird und das beide Teilströme etwa auf halber Schachthöhe getrennt oder geineinsam
abgezogen werden. Hierbei liegt im oberen Bereich oberhalb der Abzugsstelle der
Entgasungsgase ein höherer Temperaturgradient zwischen den Beheizungsgasen und den
Waschbergen vor, so daß aufgrund des besseren Wärmeüberganges mit einer gerinerden
Verweilzeit der Waschberge zu rechnen ist. Dic Keheizungsgase tind auch die Luft
können über in verschiedenen höhen uneordnete waagerechte, sich über die gesamte
Kammerlänge erstreckende Kanäle zugeführt werden. Dabei ist insbesondere auch eine
zusätzliche Regelung der Temperaturen in verschiedenen Höhen des Schachtofens möglich.
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Die Trocknung der Waschberge erfolgt in einfacher Weise während ihres
Transportes zum Schachtofen auf einem umlaufenden Transportband. ur Vermeidung von
übermäßigem Staubanfall und -ur (,ewährleistung eines ungehinderten Durchganges
der Beheizungsgase durch die Schüttung im Schachtofen hat es sich weiterhin als
günstig erwiesen, vor Eintritt in den Schachtofen das Feinstkorn mit einer Korngröße
bis zu 10 mm abzusieben. Insgesamt werden die Waschberge mit einer Körnung von etwa
10 bis AO mm aufgegeben.
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Die Erfindung sieht zudem vor, daß die abgesiebten feineren Waschbergeanteile
evtl. gemeinsam mit nassen oder vorgetrockneten Flotationsbergen bzw. Schlämmen
in einem Wirbelschichtofen verbrannt werden und die Verbrennungsabgase als Beheizungsgase
dienen. Gemeinsam mit den Flotationsbergen und abgesiebten Waschbergen können auch
die noch ungereinigten Entgasungsgase in einem Wirbelschichtofen
verbrannt
werden, so daß eine eigene Reinigung dieser Entgasungsgase entfallen kann. Lediglich
die Verbrennungsabgase, die ins Freie geschickt werden sollen, werden vorher beispielsweise
in einem Elektrofilter gereinigt.
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Neben den Waschbergen können erfindungsgemäß auch die Flotationsberge
bzw. Schlämme mit vorgewärmter Luft und/oder den überschüssigen Abgasen aus den
vorgenannten Feuerungsanlagen getrocknet werden.
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Zur Entschwefelung der Waschberge und der entstehenden Entgasunosgase
kann schließlich den Waschbergen beim Eintritt in die Erhitzungsstufen Kalkstaub
zugegeben werden.
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Durch die Erfindung wird insbesondere ein betriebssicheres Verfahren
zur Aufarbeitung der Waschberge vorgeschlagen, wobei diese ohne Störung gleichmäßig
durch den Schachtofen rutschen und weitgehend vom C-fix-Anteil befreit werden. Die
geregelte Luftzufuhr gewährleistet eine gleichmäßige Verbrennung und verhindert
vor allem örtliche Überhitzungen im Schacht, die leicht zum Zusammenbacken der Waschbergestücke
führen können.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
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Figur 1 zeigt ein Verfahrensschema mit einer Naßreinigung in Form
einer Teerwäsche und Nachverbrennung der Entgasungsgase.
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Figur 2 zeigt ein Verfahrensschema mit einer Verbrennung der Entgasungsgase
und der Flotationsberge in einer Wirbelschichtfeuerung.
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Figur 3 zeigt ein Verfahrens schema mit einer eigenen Wirbelschichtfeuerung
für die feinkörnigen Waschberge bzw.
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Flotationsschlämme zur Erzeugung der heißen sauerstoffhaltigen
Rauchgase
und einer eigenen Brennkammer für die Entgasungsgase, die vor dem Schachtofen angeordnet
ist.
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Nach der Figur 1 werden die Waschberge über den Aufgabetrichter (1)
und das Zellenrad (2) auf den Bandtrockner (3) gegeben, dem über die Luftzuführungsleitung
(11) heiße Trocknungsluft zuaegeben wird, welche in der Nähe der Aufgabestelle wieder
abgezogen und über die Leitung (12) dem Elektrofilter (13) zur Entstaubung zugeleitet
wird. Danach gelangt gereinigte Luft über den Abzug (15) in die Atmosphäre, während
der Feinstaub bei (14) abgezogen wird. Die Trocknung der Waschberge erfolgt bei
einer kontinuierlichen Bewegung des Förderbandes. Mit Hilfe des Zellenrades (4)
werden die getrockneten Waschberge zweckmäßigerweise nach einer Absiebung der feineren
Körner in den senkrechten Schachtofen (5) gegeben. Diesen Schachtofen (5) durchlaufen
die Waschberge kontinuierlich von oben nach unten, wobei im mittleren Bereich in
verschiedenen Höhen über die Zuführungen (21) bis (23) die Beheizungsgase zugegeben
werden. An die Erhitzungsstufe schließt sich unterhalb direkt die Kühl stufe (6)
an, in der die Waschberge durch im Kreislauf geführte Kühlgase direkt gekühlt werden,
bevor sie über den Austrag (7) den Schachtofen verlassen. Die im Kreislauf geführten
Kühlgase dienen in einem Wärmetauscher (10) zur indirekten Aufheizung der Trocknungsluft,
die über den Anschluß (8) und den Verdichter (9) zugeführt und über die Leitung
(11) in den Bandtrockner geleitet wird. Die Beheizungsgase für die Erhitzungsstufen
werden in einer Brennkammer (t8), die über (17) mit Brennstoff und über (16) mit
Verbrennungsluft sowie über (19) mit den kreislaufgeführten, gereinigten Entgasungsgasen
gespeist wird, verbrannt. Am oberen Ende des Schachtofens werden die Beheizungsgase
über die seitlichen Austrittskanäle (49) aus dem Schachtofen abgezogen und gelangen
über die Leitung (24) in den Waschkühler (25), in dem in verschiedenen Höhen das
über die Leitungen (32) zugeführte Waschöl direkt aufgegeben wird. Als
Waschöl
dient hierbei die auskondensierte Teerfraktion.
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Unterhalb des Waschkühlers wird die ablaufende Kühlflüssigkeit mit
ca. 150 OC in einer Vcrlage gesammelt und mit Hilfe der Pumpe (27) durch den Kühler
(29) mit ca. 110 OC größtenteils zurückaeführt. Das am tropf des Waschkühlers (25)
mit ca. 130 OC abgezogene Gas wird über die Leitung (33) dem nachgeschalteten Querrohrkühler
(34) zugeführt und wird nach Verlassen des Querrohrkühlers (34) mit Hilfe des Verdichters
(40) teilweise über die Leitung (19) zurück zum Brenner (18) geführt. Der überschüssige
Anteil an Entgasungsgasen gelangt über die Leitung (41) zur Nachverbrennung (44),
wo es unter Zugabe von Luft (43) und eventuell von zusätzlichem Brennstoff (42)
verbrannt wird und über den Abgaskamin in die Atmosphäre geleitet wird.
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Es ist schließlich noch zu erwähnen, daß in den Erhitzungsstufen im
Schachtofen die Beheizungsgase, die über die Zuführungen (20) bis (23) direkt in
den Schachtofen geblasen erden, etwas schräg nach unten in die Strömungsrichtung
der Waschberge eingeleitet werden. Dabei wird insbesondere vermieden, daß sich irgenawelche
Staubpartikel in diesen seitlichen Eintrittskanälen (50) festsetzen.
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Nach Figur 2 werden die Waschberge über den Bunker (51) die Bandwaage
(52) zur Trocknung in den Bandtrockner (3) gegeben. Die Trocknung erfolgt wie nach
Figur 1 mit vorgewärmter Luft, wobei die Luft nach Verlassen des Bandtrockners in
einer Schlauchfilteranlage (53) abgereinigt wird. Die vorgetrockneten Waschberge
werden über den Förderer (54), den Aufgabebunker (55) und die Eintragsschleuse (56)
in den senkrechten Schachtofen (5) gegeben, aus dem sie nach Durchlaufen der Kühlstufe
(6) über den Förderer (57) und den Schleusenverschluß (58) abgezogen werden. Zur
Beheizung des Schachtofens (5) wird über die Leitung (61) das Beheizungsgas am oberen
Ende des Schachtofens zugegeben. Gemeinsam mit Luft, die mit Hilfe des Gebläses
(59) zugeführt wird, wird ebenfalls
Gas über die Leitung (60)
im unteren Bereich zugegeben.
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Die Beheizungsgase werden im Wärmetauscher (70) durch indirekten Wärmeaustausch
mit ca. 90Q OC heißem Verbrennungsabgas auf bis zu 800 OC aufgeheizt. Die Entgasungsgase
aus dem Schachtofen werden über die Leitung (62) mit einer Temperatur von ca. 500
"C in einen Wirbelschichtofen (64) gegeben und dort gemeinsam mit Flotationsbergen,
die über die Leitung (66) zugegeben werden, verbrannt. Die Zugabe der Flotationsschlämme
in der Körnung 0 -1 mm wird hierbei so gesteuert, daß in dem Wirbelschichtofen eine
Temperatur von 800 bis 1.100 "C gehalten wird. Uber den Eintritt (82) wird Verbrennungsluft
zugegeben, während bei (83) eventuell anfallende Asche abgezogen wird. Das Verbrennungsabgas
-wird über die Leitung (67) zunächst in den Zyklon (69) und dann über die Leitung
(61) in den Wärmeaustauscher (70) «geleitet. Das erforderliche Beheizungsgas wird
mit Hilfe des Gebläses (75) auf den erforderlichen Druck für den Schachtofen gebracht.
Der im Zyklon (69) abgeschiedene Feinstaub wird über die Rückführung (68) in den
Wirbelschichtofen (64) zurückgegeben. Das im Wärmeaustauscher abgekühlte Verbrennungsabgas
wird über die Leitung (72) unter Zugabe von Wasser über den Anschluß (77) in den
E-Filter (76) und weiter mit Hilfe des Gebläses (78) über die Leitung (80) und den
Kühler (81) im Kreislauf geführt. Der überschüssige Anteil wird über den Gasabzug
(79) ins Freie geleitet.
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Bei dem Beispiel nach der Figur 3 werden die Waschberge in derselben
Weise wie bei den Figuren 1 und 2 vorgetrocknet und zum Schachtofen gegeben. Als
Beheizungsgase dienen allerdings Verbrennungsabgase, die ausschließlich aus der
Verbrennung von teilweise vorgetrockneten feinkörnigen Waschbergen mit einer Körnung
von 0 - 10 mm oder Flotationsschlämmen mit einer Körnung von 0 -1 mm in einem eigenen
Wirbelschichtofen (65) stammen, der vor dem Schachtofen angeordnet ist. Der Wirbelschichtofen
wird zweckmä-Bigerweise mit Fremdgas, z. B. Koksofengas, angefahren. Die Verbrennungsabgase
werden über die Leitung (67), den Zyklon (69)
und unter Zugabe
von Luft aus dem Gebläse (59) wie vorher über die Leitungen (60) und (61) zum Schachtofen
gegeben. Die Entgasungsgase aus dem Schachtofen werden wiederum über die Leitung
(63) unter Zugabe von Luft aus dem Gebläse (87) in eine eigene Brennkammer gegeben,
und zusätzlich werden der Brennkammer (86) über den pneumatischen Förderer (89)
und die Leitung (90) vorgetrocknete Flotationsberge zur Verbrennung aufgegeben.
Diese Flotationsberge, die in der Regel einen Wassergehalt von mehr als 20 % aufweisen,
gelangen über den Bunker (98), die Bandwaage (99) in einen Trommeltrockner l97),
in dem sie mit Hilfe von Verbrennungsabgasen aus der Brennkammer (86) auf ca. 5
% H2O direkt getrocknet werden. Nach Verlassen des Trommeltrockners (97) werden
die Abgase in der Schlauchfilteranlage (100) gereinigt,und die Flotationsberge werden
über den Förderer (101) in den Bunker(102) gefördert. Mit Luft aus dem Gebläse (88)
als Fördermedium gelangen die vorgetrockneten Flotationsberge dann über die pneumatische
Leitung (89), (90) in die Brennkammer (86) und können so problemlos verbrannt werden.
Am Fuß der Brennkammer (86) befindet sich ein Naßentschlacker (91). Die Abgase aus
dieser Brennkammer (86) werden über die Leitung (93), das E-Filter (92), das Gebläse
(94) und die Leitung (96) zum Trommeltrockner (97) gefördert, wobei der Staub aus
dem E-Filter über das Zellenrad (95) ausgetragen wird.
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Bezugszeichenliste: (1) Aufgabetrichter (2) Zellenrad (3) Bandtrockner
(4) Zellenrad (5) Schachtofen (6) Kühistufe (7) Austrag der Feststoffe (8) Lufteintritt
(9) Luftgebläse (10) Wärmetauscher (11) Zuführungsleitung (12) Schwadenabzug (13)
Elektrofilter (14) Staubabzug (15) Abzug (16) Luftgebläse (17) Brennstoffzugabe
(18) Brennkammer (19) Kreislaufgas (20) Heißgaszuführung zu (5) (21) HeiBgaszuführung
zu (5) (22) Heißgaszuführung zu (5) (23) Helßgaszufüh:nin'g zu (5) (24) Entgasungsgasleitung
(25) Waschkühler (26) Teerscheider (27) pur<pen (28) Teerabzug (29) Kühler (30)
Kühlwasserzulauf (31) Kühiwasserablauf (32) Waschölaufgabe zu (25) (33) Gasleitung
(34) Querrobzkühler (35) Kühlwasserzulauf (36) Teerscheider (37) Pumpe (38) Wasser/Teer-Abzug
(39) Wasserablauf (40) Verdichter (41) Entgasungsgas zu (44) (42) zusätzlicher Brennstoff
(44) (43) Luftzugabe (44) Nachverbrennung (45) Abgaskamin (46) Abzugsleitung der
Kühlgase (47) Verdichter (48) Staubaustragsschnecke (49) Staubaustragsschnecke (50)
Eintrittskanal (51) Bunker (52) Bandwaage (53) Schlauchfilter (54) Förderer (55)
Aufgabebunker (56) Eintragsschieuse (57) Förderer (58) Schleusenverschluß (59) Luftgebläse
(60) Behelzungsgas zum Fuß von (5) (61) Beheizungsgas zum oberen Bereich von (5)
(62) Entgasungsgasleitung (63) Entgasungsgasleitung (64) Wirbelschichtofen
(65)
Wirbelschichtofen (66) Flotationsberge (67) Verbrennungsabgas (68) Staubrückführung
(69) Zyklon (70) Wärmetauscher (71) Verbrennungsabgasleitung (72) Verbrennungsabgasleitung
(75) Gebläse (76) E-Filter (77) Wasserzugabe (78) Gebläse (79) Gasabzug (80) Gasleitung
(81) Kühler ('82) Verbrennunqsluft (83) Ascheabzug (84) Waschberge bzw. Flotationsschlämme
(85) Kühlmittel (86) Brennkammer (87) Luftgebläse (88) Luftgebläse (89) pneumatischer
Förderer (90) vorgetrocknete Flotationsberge (91) Naßentschlacker (92) E-Filter
(93) Verbrennungsabgas (94) Luftgebläse (95) Staubaustrag (96) Leitung (97) Trommeltrockner
(98) Bunker für Flotationsberge (99) Bandwaage (100) Schlauchfilter (101) Förderer
(102) Bunker
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