DD155451A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen entwaesserung von braunkohle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entwaesserung von Braunkohlen und artverwandten Stoffen, wie Torf, durch Waermebehandlung unter Druck. In dem zylinderfoermigen, direkt oder indirekt beheizbaren Reaktor, der ein konisches Unterteil besitzt, wird die granulierte Kohle im Gegenstrom mit einem fluiden Waermetraeger bei erhoehtem Druck und erhoehter Temperatur behandelt. Nach erfolgter Entwaesserung wird die Kohle mittels Schnecke ausgetragen, wobei in Abhaengigkeit vom Pressdruck entweder Kohle in kruemeliger Form anfaellt oder feste Formlinge entstehen.
Description
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Titel der Erfindung
Vorrichtung zur kontinuierlichen Entwässerung von Braunkohle
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entwässerung von Braunkohlen und artverwandten Stoffen, beispielsweise Torf u«a,, durch Wärmebehandlung unter Druck,
Die Vorrichtung ist einsetzbar in Betrieben, die die Entwässerung und die hydrothermale Behandlung von Braunkohle oder artverwandten Produkten zum Ziel haben· Die erzeugten Endprodukte sind sowohl für den Einsatz in der Braunkohlenhochtemperaturverkokung, Schwelerei, Druckvergasung, Kohleextraktion als auch für die unmittelbare energetische Nutzung geeignet·
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Bekannt ist es# die Entwässerung von Braunkohle in Autoklaven bei erhöhter Temperatur durchzuführen· Dabei erfolgt die Druckwärmebehandlung entweder bei direktem Kontakt der Kohle mit
Sattdampf (nach dem Fleissner-Prinzip; DR-PS 181 048; DR-PS 520 369) oder direktem Kontakt mit Heißwasser (nach dem VIAG-Prinzip; DR-PS 466 617; DR-PS 608 486), wobei wechselseitig beschickte, parallel geschaltete Autoklaven verwendet werden.
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Als nachteilig beim Einsatz von Autoklaven erweist es sich, daß die Verfahrensweise diskontinuierlich und der Durchsatz von Kohle - bedingt durch das zeit- und energieaufwendige Aufheizen und Abkühlen der Apparate - relativ niedrig ist· Außerdem ist nur stückige Kohle einsetzbar und im Autoklaven erfolgt ein teilweiser Kornzerfall und Brückenbildung der Kohle.
Weiter sind einige Versuche bekannt, die Entwässerung von Braunkohle in Rohrreaktoren durchzuführen« Nach DDR-PS 6 219 werden zu diesem Zweck Rohrreaktoren eingesetzt, in denen sich eine eingebaute Schnecke befindet, die zum Transport der Kohle innerhalb des Reaktors dient·
Beim Einsatz von Rohrreaktoren mit eingebauter Schnecke, die außerdem noch einen Siebboden besitzen, über den die Kohle vor dem Austrag geführt wird (AU-PS 32 607/68), wird zwar die Wasserabscheidung verbessert, aber das abgeschiedene Wasser muß anschließend zusätzlich zur Staubabscheidung über einen Hydrozyklon geführt werden·
Eine weitere technische Lösung, bei der ein indirekt beheizter, aus Rohren bestehender Reaktor verwendet wird, wurde von B.R0 Stanmore und A.R· Boyd beschrieben ("Continuous dewatering of Victorian Brown Coal", 4. Hatl.Chem. Eng. Conf., Adelside, Austral., 1976). Zur Durchführung des Verfahrens wird dabei mittels einer Schnecke ein Kohlebrei in den Reaktor gepreßt. Die entstehenden Kohleformlinge fallen auf ein im Druckgefäß befindliches Siebband und werden auf Grund der herrschenden Temperatur und des Druckes entwässert. Der Austrag der Kohle aus diesem Druckgefäß erfolgt durch zwei Zellradschleusen.
Die fühlbare Wärme des ausgetriebenen Wassers wird bei dieser Lösung teilweise genutzt, indem das Wasser entspannt und der dabei erzeugte Dampf dem Wärmetauscher zugeführt wird. Trotz des damit verbundenen hohen Aufwandes wird bei dieser technischen Lösung kein vollkommener Gegenstrom und nur eine geringe Ausnutzung der fühlbaren Wärme des ausgetriebenen Wassers erreicht.
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Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Entwässerung von Weichbraunkohle und artverwandten Stoffen, bei der die zu entwässernde Kohle und der eingesetzteWärmeträger mit dem aus der Kohle abgeschiedenen Wasser so im Gegenstrom geführt werden, daß die aufgewandte Energie optimal genutzt wird·
Darlegung des Wesens der Erfindung
Dieses Ziel wird erreicht durch eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Entwässerung von Braunkohle in einem Reaktor durch hydrothermale Druckbehandlung im Gegenstrom, indem erfindungsgeinäß im Gegenstrom in dem zylindrischen, direkt oder indirekt beheizbaren Reaktor, aer ein konisches Unterteil besitzt, durch die am Oberteil des Reaktors befindliche Eintragsschnekke mit Granuiiervorrichtung kontinuierlich Kohle einem durch einen oder mehrere am unteren Teil des Reaktors befindliche Rohrstutzen zugeführten fluiden Wärmeträger bei einem Druck von 0,3 bis 9 MPa sowie einer Temperatur von 400 bis 573 K entgegengeführt und die Kohle nach erfolgter Entwässerung unter Druck durch eine Schnecke, die sich am unteren Ende des Reaktors befindet, ausgetragen wird und der fluide Wärmeträger einschließlich des Wassers sowie die Gase getrennt am Oberteil des Reaktors abgeführt werden·
Der Reaktor kann senkrecht oder geneigt aufgestellt werden· Als Material für den Reaktor eignen sich insbesondere warmfeste Stähle bzw· Kesselblech· Es ist vorteilhaft, wenn die Granuliereinrichtung der Eintragsschnecke für die Kohle mit einer Lochplatte, deren Bohrungen Durchmesser von ca· 10 mm haben, oder mit einer Siebplatte mit einer Maschenweite von ca· 10 mm versehen ist.
Die Kohlepartikel sollen bei Eintritt in den Reaktor eine Korngröße von 0,5 bis 10 mm haben·
Als Wärmeträger kommen Dampf oder heißes Wasser oder heiße Inertgase oder andere Substanzen, wie ζ·Β· öle, in Frage·
Durch Variation des Preßdruckes in der Schnecke fällt die ausgetragene entwässerte Kohle bei geringem Überdruck in krümeliger Struktur und bei hohem Druck als feste Formlinge
Aus der Schnecke gelangen die Preßlinge in einen Ausdampfbehälter, in welchem sich die Kohle durch Verdampfung von in ihr enthaltenem Restwasser auf 373 K abkühlt. Der dabei freigesetzte Dampf wird für die Vorwärmung der Kohle verwendet·
Das aus der Kohle abgeschiedene Wasser und der fluide Wärmeträger sowie während des Prozesses entstandene Gase werden am Oberteil des Reaktors entnommen, wobei' sie während dieses Vorganges den größten Teil ihrer fühlbaren Wärme an die Kohle abgeben. Neben der Entwässerung wird eine. Abreicherung der Kohle von Alkalisalzen sowie eine spürbare Erhöhung der Extraktions- und Schwelausbeute erreicht.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, daß
- die Entwässerung der Kohle in dem Reaktor erfolgreich im Gegenstrom kontinuierlich durchgeführt werden kann
- durch die Granulierungsvorrichtung am Ende der Eintragsschnecke Körner gleicher Größe erzeugt werden, wodurch anschließend im Reaktor eine gleichmäßige Durchwärmung innerhalb kurzer Zeit gewährleistet ist
- durch die Variation des Preßdruckes in der Austragsschnecke die Kohle krümelig oder als feste Formlinge erhalten werden kann,
Ausführungsbeispiele Beispiel 1:
Die Vorrichtung (vgl, Abb. 1) besteht aus. einem senkrecht stehenden oder gsneigten, zylindrischen Reaktor (4) mit konischem Unterteil, dessen oberer Teil mittels einer Eintragsschnecke (3) mit einem Kohlebunker (2) verbunden ist. Am unteren Teil des Reaktors befinden sich Rohrstutzen (7) für die Zuführung des Wärmet rage rs. Am Ende des konischen
Reaktorunterteiles befindet sich eine Austragsschnecke (5), die den Reaktor mit einem Entspannungsgefäß (9) verbindet, an dessen oberem Teil eine Leitung für den Entspannungsdampf (11) und an dessen unterem Teil eine Zellradschleuse (10) angeordnet sind. Der Wasserstand im Reaktor (4) wird über eine Niveauregelung (6) gehalten» Der gewünschte Reaktordruck wird eingestellt, indem die entstehenden Gase (13) über eine Druckregelvorrichtung (8) abgeleitet werden.
Beispiel 2 (vgl. Abb, I):
Die zerkleinerte Kohle (1) gelangt über einen Aufgabebunker (2), in welchem sie durch Entspannungsdampf auf 373 K vorgewärmt wird, in die Eintragsschnecke (3)# die die Kohle in den Reaktor (4) fördert. Im unteren Teil des Reaktors wird in Abhängigkeit vom gewünschten Entwässerungsgrad eine Temperatur von 400 K bis 573 K durch Einblasen von Dampf erzeugt. Der Druck im Reaktor wird in Abhängigkeit von der aufgewendeten Temperatur zwischen 0,3 und 9 MPa gehalten. Kohle wird am unteren Teil des Reaktors durch eine Schnecke ausgetragen. Bei ihrem Transport durch den Reaktor wird sie im Gegenstrom mit dem Dampf bzw. dessen Kondensat und dem aus der Kohle abgeschiedenen Wasser aufgewärmt. Sie gelangt mit der im unteren Teil des Reaktors herrschenden Temperatur in die Austragsschnecke (5) und kann durch einen hohen Preßdruck in der Schnecke unmittelbar zu festen Formungen bei Drücken zwischen 2 und 100 MPa gepreßt, werden. Für die Herstellung solcher Formlinge ist eine Temperatur zwischen 500 K bis 550 K günstig. Die ausgetragene Kohle gelangt in ein Ausdampfgefäß (9), in dem atmosphärischer oder ein schwacher Überdruck herrscht. Im Ausdampfgefäß verdampft das in der Kohle oder an ihrer Oberfläche befindliche Wasser, wobei sich die Temperatur der Kohle auf 373 K verringert. Der Entspannungsdampf wird für die Vorwärmung der Kohle im Aufgabebunker (2) genutzt. Das ausgetriebene Wasser und das Kondensat des Heizdampfes werden am Oberteil des Reaktors abgezogen und nach bekannten Verfahren für energetische Zwecke genutzt. Das Niveau des Wassers wird über eine Regelvorrichtung (6) konstant ge-
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halten. Die bei der Reaktion entstehenden Gase, die hauptsächlich aus CO2, H2S und geringen Mengen an CO, H2 und Kohlenwasserstoffen bestehen, werden vom Kopf des Reaktors abgezogen, wobei gleichzeitig der Druck im Reaktor über eine Regelung (8) gehalten wird· Der Austrag der Kohle aus dem Ausdampfgefäß kann über eine Zellradschleuse erfolgen·
Claims (6)
1» Vorrichtung zur kontinuierlichen Entwässerung von Braunkohle in einem Reaktor durch hydrothermale Druckbehandlung im Gegenstrom, gekennzeichnet dadurch, daß im Gegenstrom in dem zylinderförmigen, direkt oder indirekt beheizbaren Reaktor,der ein konisches Unterteil besitzt, durch die am Oberteil des Reaktors befindliche Eintragsschnecke mit Granuliervorrichtung kontinuierlich Kohle einem durch einen oder mehrere am unteren Teil des Reaktors befindlichen Rohrstutzen zugeführten fluiden Wärme.. träger bei einem Druck von 0,3 bis 9 MPa sowie einer Temperatur von 400 bis 573 K entgegengeführt und die Kohle nach erfolgter Entwässerung unter Druck durch eine Schnecke, die sich am unteren Ende des Reaktors befindet, ausgetragen wird und der fluide Wärmeträger einschließlich des aus der Kohle entfernten Wassers sowie die Gase getrennt am Oberteil des Reaktors abgeführt werden»
2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Reaktor senkrecht steht«
3« Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Reaktor geneigt aufgestellt ist·
4» Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Granuliervorrichtung an der Eintragsschnecke mit einer Loch- oder Siebplatte versehen ist.
5· Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Wärmeträger solche wie heißes Wasser, Wasserdampf, heiße Inertgase oder andere Substanzen, wie öle, Verwendung finden*
6, Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Preßdruck in der Schnecke, durch welche die entwässerte Kohle ausgetragen wird, eingestellt und variiert werden kann·
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