DE4021040A1 - Verfahren zur behandlung von feinkohle - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ganz allgemein das Waschen von Koh­ le, und insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Abtren­ nen von ultrafeinen Qualitäten von Kohle, einschließend die Abtrennung dieser feinen Qualitäten von damit eingeschlos­ sener Asche.

Es existiert in der Kohlenindustrie ein steigender Bedarf für ein Verfahren zum Reinigen und Waschen von Feinkohle. Diese Feinkohle kann als teilchenförmige Kohle im Größenbe­ reich von Null bis 6,35 mm (0 bis 1/4 inch) definiert und kann ferner in zwei Kategorien eingeteilt werden; nämlich klassierte Feinkohle (0,59 mm bis 6,35 mm (28 mesh bis 1/4 inch)) und klassierte ultrafeine Kohle (Null bis 0,59 mm (0 bis 28 mesh)). Kohleteilchen innerhalb des feinen Bereichs werden infolge der verstärkten Anwendung von kontinuierlichen Förderbetriebsoperationen in größeren und immer größer wer­ denden Mengen produziert. Außerdem machen es die gegenwärti­ gen ökonomischen Entwicklungsrichtungen auf dem Energiemarkt verstärkt ausführbar, die Abfallhalden von früheren Kohle­ verarbeitungsoperationen aufzuarbeiten, um die Feinkohle- Teilchen zurückzugewinnen, die bis zur vorliegenden Erfin­ dung als nichtökonomisch zurückgewinnbar verworfen wurden.

Rohkohle kann mit einer Reihe von Methoden verarbeitet wer­ den, die das Brechen, das Setzsiebwaschen, das Schwertrübe­ waschen (dense media washing), das Siebsichten, die Flota­ tion, das Zentrifugieren, die magnetische Abscheidung und das Trocknen einschließen. Das erste dieser Arbeitsverfahren, nämlich das Brechen, läßt die Kohle in einer Sortierung von Teilchen und Stückchen zurück, die im Bereich von mikroskopi­ schen Teilchen bis zu Teilchen einer Größe von mehreren Zen­ timetern (inches) liegen können. Bei diesem Punkt des Verfah­ rens enthält die Rohkohle noch einen großen Prozentsatz an unerwünschten Bestandteilen, die ganz allgemein als Asche be­ zeichnet werden. Diese Asche muß von der Kohle so wirksam wie möglich abgetrennt werden, um ein für eine Verbrennung geeig­ netes reines Kohleprodukt zu erzielen. Das vorerwähnte Wa­ schen, Siebsichten, Flotieren, Zentrifugieren und Trocknen sind Arbeitsweisen, die zur Abtrennung der Kohle von der Asche und zur Herstellung der Kohle für die Verbrennung ange­ wandt werden. Diese Abtrenntechniken können in zwei Katego­ rien, nämlich Naßverfahren und Trockenverfahren, unterteilt werden.

Trockenverfahren umfassen ganz allgemein Trockenzyklone, Sieb­ sichten und Schüttelherde, wie beispielsweise das in der US-PS 31 13 098 vom 3. Dezember 1963 offenbarte Schwingsieb. Die US-PS 39 01 794 vom 26. August 1975 offenbart ein Beispiel eines Kreislauf-Luftsiebsichters des Typs, der in der Trocken­ kohleverarbeitung oder ähnlichen Operationen eingesetzt wer­ den kann.

Naßverfahren umfassen ganz allgemein ein Setzsieb-Waschen (jig washing), Schwertrübe-Flotation und Zyklone. Die meisten Naßverfahren schließen auch verschiedene Rückgewinnungs- und Filtersysteme ein, um die in dem Verfahren eingesetzt Flüs­ sigkeit wirksam im Kreis zu führen.

Die große Vielzahl der gegenwärtigen Kohleverarbeitungsanla­ gen verwendet zur Reinigung der Kohle ein Naßverfahren. Ul­ trafeine Teilchen, die in die Naßverfahren eingehen, verur­ sachen inhärente Probleme bei der nachfolgenden Handhabung der in diesen Naßverfahren eingesetzten Flüssigkeiten. Die Flüssigkeitzyklen in derartigen Verfahren werden unhandlich und kostspielig. Ein derartiges Beispiel kann in der US-PS 42 17 207 vom 12. August 1980 gefunden werden. Demzufolge existiert bisher kein wirksames Verfahren zur Eliminierung der ultrafeinen Teilchen in einem Naßverfahren.

Frühere Kohleverarbeitungsanlagen haben eine große Menge an Feinkohleteilchen zusammen mit der abgetrennten Asche und den Abriebteilchen verworfen. Gegenwärtige ökonomische Entwick­ lungsrichtungen auf dem Energiemarkt machen es notwendig, daß ein durchführbares Verfahren zur Wiederaufarbeitung von Fein­ kohle aus Abfallhalden von früheren mit Kohle durchgeführten Arbeitsvorgängen benötigt wird, um die darin enthaltene Fein­ kohle zurückzugewinnen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Be­ arbeitung von Feinkohle vorgesehen, in welchem die Rohkohle- Beschickung zuerst getrocknet und in zwei Größenkategorien klassiert wird, nämlich in feine Teilchen (0,59 mm und größer (28 mesh und größer)) und ultrafeine Teilchen (kleiner als 0,59 mm (kleiner als 28 mesh)). Anschließend an das Trocknen und Klassieren erfolgen getrennte Reinigungsverfahren für die feinen Teilchen und die ultrafeinen Teilchen. Die feinen Teil­ chen werden unter Verwendung eines Naßverfahrens mit einem Flotationstank und anschließendem Trocknen gereinigt, während die ultrafeinen Teilchen unter Verwendung eines Trockenzyklons gereinigt werden.

Demzufolge ist es eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Klassieren und Reinigung von Feinkohle vor­ zusehen, welches die ultrafeinen Teilchen von irgendeinem Naß­ verfahren eliminiert.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren vorzusehen, welches die Rückgewinnung der feinen Teilchen von den Abfallhalden von früheren Kohleverarbeitungsoperationen in effizienterer Weise ermöglicht.

Noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verarbeitung von Kohle vorzusehen, welches zu einem relativ trockenen und leicht zu handhabenden Abfallpro­ dukt führt.

Mit diesen und anderen vorgesehenen Aufgaben, welche bei bes­ serem Verständnis der Natur der Erfindung leichter erkennt­ lich sind, besteht die Erfindung in einer neuartigen Kombina­ tion und Anordnung von nachfolgend vollständiger beschriebe­ nen, erläuternden und beanspruchten Teilen, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches die Aufeinanderfolge der in dem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Stufen erläutert.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer anderweitigen Ausführungs­ form des vorliegenden Verfahrens.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen, insbesondere Fig. 1, wird eine Rohkohlebeschickung, bestehend aus verschiedenen Größen von teilchenförmiger Kohle und Asche und gewöhnlich im Grös­ senbereich von Null bis 19,05 mm (0 bis 3/4 inches) in einen Trockner/Klassierer 3 eingespeist, wobei die Beschickung selbstverständlich nicht auf diese Größen beschränkt ist. Roh­ kohle wird in den Trockner/Klassierer 3 mittels eines Zufuhr­ transporters oder eines regulierten Beschickungsmechanismus 2, wie beispielsweise ein Schwingzubringer, ein Schraubenzubrin­ ger, ein Bandförderer, oder eine andere Vorrichtung, wie sie dem Fachmann bekannt ist, und die hier nicht in spezifischer Weise erläutert zu werden braucht, zugeführt. Der Trockner/ Klassierer 3 ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vom Wirbelbett-Typ und ist mit Wärme durch eine außerhalb befindliche Heizquelle 4 versorgt, wel­ che die Wärme für alle Trocknungsbedürfnisse innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens liefert. Der Trockner/Klassie­ rer 3 trocknet die Rohkohlebeschickung zur Reduzierung des Feuchtigkeitsgehaltes darin und klassiert die Kohlebeschik­ kung in zwei Größenkategorien, wobei der Trennpunkt zwischen den Kategorien bei etwa 0,59 mm (28 mesh) liegt. Die zwei Größenkategorien der Rohkohlebeschickung enthalten eine klei­ nere Größenklasse von Kohle, nachfolgend als "ultrafeine" Kohle bezeichnet, enthaltend teilchenförmiges Material von im wesentlichen 0,59 mm (28 mesh) und kleiner und eine größe­ re Klasse von Kohle, enthaltend teilchenförmiges Material von im wesentlichen 0,59 mm (28 mesh) und größer, nachfol­ gend als "Fein"-Kohle bezeichnet.

Die ultrafeinen Teiichen, die von den feinen Teilchen durch den Klassierer 4 abgetrennt wurden, werden abgezogen und zu einem Trockenzyklon-Separator 19 durch eine Leitung 5 mittels solcher Vorrichtungen transportiert, wie sie von dem jewei­ ligen Benutzer dieser Erfindung für am praktischsten gehal­ ten werden. Der Zyklonapparat 19 trennt die ultrafeinen Teil­ chen von dem auflockernden Luftstrom ab und hat einen selek­ tiven Ausgang, um es dem Benutzer zu ermöglichen, die ultra­ feinen Teilchen in einem Kollektor vom Sacktyp zu sammeln, oder die ultrafeine Kohle und irgendwelche andere durch die Vorrichtung 19 abgetrennten Produkte mit einem der Ausgangs­ ströme aus dem klassierten Feinstoff-Reinigungsverfahren, wie nachfolgend beschrieben, zu mischen. In jedem Fall wird die Luft, durch welche der Kollektor 19 betrieben wird, durch eine Leitung 23 ausgetragen, die zu einem geeigneten Sack oder einem anderen Luftreinigungs-Typ 24 führt, wodurch sicherge­ stellt wird, daß bei 25 eine annehmbar reine Luft in die At­ mosphäre austritt.

Die Feinkohle aus dem Trockner/Klassierer 3 wird durch ein geeignetes Fördergerät 6 zu einem Separator 7 für schwere Trübe transportiert, worin die Kohlenfeinstoffe mit einem flüssigen Medium in Kontakt gebracht werden. Der Separator 7 ist ein solcher vom Flotations-Typ, worin das verwendete flüs­ sige Medium ein spezifisches Gewicht aufweist, das es der Asche und anderen unerwünschten Teilchen ermöglicht, sich ab­ zusetzen und es der Kohle ermöglicht, zu schwimmen. Die feuch­ te Asche, die sich auf dem Boden abgesetzt hat, fließt dann als Aufschlämmung von einem Bodenaustrag durch einen Trog 9 zu einem Asche-Siebförderer 11 von einem solchen Typ, wel­ cher die angelieferte Asche zurückhält und transportiert, wo­ hingegen er es dem überschüssigen flüssigen Medium erlaubt hindurchzugehen und für eine Rückführung durch den Separator 7 gesammelt zu werden.

Die Kohle von niedriger Dichte in dem Flotationsseparator 7 flotiert über ein Wehr (nicht gezeigt) darin und wird ausge­ tragen, ebenfalls als Aufschlämmung, zu einem Trog 10, der zu einem Fördergerät 12 führt. Die zwei Fördergeräte 11 und 12 sind vom Vibriertyp und jeder verwendet ein feines Bügel­ sieb (enge Öffnung) (fine bar (close opening) screen) . Wie im Falle des Fördersiebs 11 wird das gesammelte flüssige Me­ dium aus dem Siebmechanismus 12 in den Separator 7 zurückge­ führt. Diese Siebe 11, 12 erfüllen die Funktion des Förderns der Asche beziehungsweise der Kohle, während sie das über­ schüssige flüssige Medium aus dem Flotationsverfahren abflies­ sen lassen.

Die gesiebten Produkte in jeder der Einheiten 11 und 12 können gewaschen und getrocknet werden, bevor sie die Fördersiebe verlassen. Bekannte Wassersprüher (nicht gezeigt) können ver­ wendet werden, zusammen mit Wärme aus der gleichen normierten Quelle wie die Heizquelle 4.

Anschließend an das obige Sieben wird die Asche dann mittels irgendeines geeigneten Fördermittels 17 zu einer Abfallhalde 27 zur Beseitigung transportiert. Die klassierte Feinkohle aus dem Siebmechanismus 12 wird mittels einer Schüttrinne oder eines Förderbands zu einem Trockner 16 transportiert, der mit Wärme 15 aus der gleichen äußeren Heizquelle versorgt wird, welche die Wärme 4 für den Trockner/Klassierer 3, der zu Beginn des Verfahrens verwendet wird, liefert. Der saube­ re, trockene klassierte Feinkohle-Austrag des Endtrockners 16 wird mittels eines geeigneten Fördermittels 18 zu einer Vor­ ratshalde 28 von trockener, sauberer Kohle transportiert, die für die Verbrennung geeignet ist.

Wie früher bereits erwähnt, liefert die Kollektorvorrichtung 19 eine Vielzahl von selektiven und proportionalen Austrägen. Wie in Fig. 1 gezeigt, können die gesammelten oder abgetrenn­ ten ultrafreinen Kohleteilchen ganz oder teilweise mittels geeigneter Fördermittel 22 zu einer Vorratshalde 26 für ul­ trafeine Teilchen gelenkt werden. Andererseits können die ul­ trafeinen Teilchen ganz oder teilweise durch einen Förderer 21 zu dem Fördermittel 17 gelenkt werden, welches zu der Ab­ fallhalde für feuchte Asche 27 führt oder in ähnlicher Wei­ se zu dem Förderer 20, zu dem Fördermittel 18, welches zur Vorratshalde für trockene saubere Kohle 28 führt. Mischen der ultrafeinen Teilchen mit der trockenen reinen Kohle er­ möglicht es dem Verwender dieses Verfahrens, den BTU-Gehalt des Endproduktes für die Anforderungen des Käufers einzustel­ len. Es ist ersichtlich, daß gemäß den vorstehenden Ausfüh­ rungen ein verbessertes Verfahren vorgesehen ist, worin eine maximale Rückgewinnung von allen verwendbaren Komponenten der Rohkohlebeschickung erzielt wird. Gemäß dieser bevorzug­ ten Ausführungsform wird es empfohlen, daß ein Teil der ul­ trafeinen Kohle, der aus dem Zyklon 19 ausgetragen wird, für die Wärmeerzeugung in einer außerhalb befindlichen Heizquelle verwendet wird, um die Wärmeenergie 4 und 15 für den Trock­ ner/Klassierer 3 und den Trockner 16 zuzuführen. Das Verfah­ ren ist nicht auf die Verwendung der ultrafeinen Teilchen für die Wärmeerzeugung beschränkt, sondern kann die Verwen­ dung von anderen kommerziell verfügbaren Brennstoffen ein­ schließen, wie dies durch individuelle Anwendungen geboten sein kann.

Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in dem Blockdiagramm von Fig. 2 erläutert, worin Kohle- Feinstoffe aus dem vorerwähnten Trockner/Klassierer durch einen Förderer 6′ zum Separator 7′ für die weitere Verarbei­ tung transportiert werden. Die Asche, welche sich an dem Bo­ den des Flotationsabscheiders für schwere Trübe 7′ absetzt, fließt durch einen Trog 9′ zu einem Förderer 30, während die Feinkohlenstoffe, die in dem Flotationstank schwimmen, über ein darin befindliches Wehr und durch einen Trog 10′ gehen, aus welchem die Kohle zu dem Siebförderer 30 transportiert wird. Der Förderer 30 ist gleichfalls ein Förderer vom Vibra­ torsieb-Typ mit einem feinen Bügelsieb (enge Öffnung), wel­ cher die Rückgewinnung und Rückführung des Mediums aus dem Mediumabtrennungsverfahren ermöglicht. Der Förderer 30, 30′ ist ein üblicher Förderer mit einem longitudinal angeordneten Teiler 30′ derart, daß das Sieb gleichzeitig in einer paralle­ len Weise befördert, sowohl die Kohle- und Aschenprodukte, welche dann mittels der Transportmittel 31 und 32 zu einem üblichen Trockner 16′ dirigiert werden, der gleichfalls Trenn­ vorrichtungen 16′′ zur Aufrechterhaltung der Trennung der Koh­ le und der Asche während des Trocknungsverfahrens aufweist. Der Trockner wird mit Wärme aus der gleichen Wärmequelle ver­ sorgt, wie sie für den Betrieb des anfänglichen Trockner/Klas­ sierer am Beginn des Verfahrens verwendet wurde. Ein Endför­ derer 33 entfernt die trockene Asche aus dem Trockner 16′ und transportiert sie zu der Abfallhalde 34 zur Beseitigung. Ein zweiter Endförderer 35 transportiert die saubere trockene Kohle zu einer Vorratshalde 36 für das Endprodukt, das für die Verbrennung eingesetzt wird.

Es ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, son­ dern jede und alle Modifikationen innerhalb des Umfangs der anliegenden Ansprüche einschließt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Behandlung einer Rohkohlebeschickung, beste­ hend aus verschiedenen Größen von teilchenförmiger Kohle und Asche im Bereich der Größen von Null bis etwa 19,05 mm (0 bis etwa 3/4 inches), welches umfaßt:
Trocknen der Rohkohlebeschickung durch Heizvorrichtungen und gleichzeitiges Klassieren der Rohkohlebeschickung in eine erste Größenklasse von ultrafeinem teilchenförmigen Material von im wesentlichen 0,59 mm (28 mesh) und kleiner und einer zweiten Größenklasse von feinem teilchenförmigen Material von im wesentlichen 0,59 mm (28 mesh) und größer durch luftklas­ sierende Mittel;
Trennen der getrockneten und klassierten Rohkohlebeschik­ kung in die erste Größe von teilchenförmigem Material und Sam­ meln von darin enthaltenen ultrafeinen Teilchen von Kohle und Asche von 0,59 mm (28 mesh) Größe und kleiner und in die zwei­ te Größenklasse von feinem teilchenförmigen Material, welches feine Teilchen von Kohle und Asche von 0,59 mm (28 mesh) und größer zurückhält;
In-Kontakt-bringen der zweiten Größenklasse von teilchen­ förmigem Material mit einem flüssigen Medium in einen Flota­ tionsseparator, worin das flüssige Medium ein spezifisches Gewicht besitzt, welches es ermöglicht, darin enthaltener Koh­ le zu schwimmen und der Asche und anderen Komponenten des teilchenförmigen Materials zu sinken;
Gewinnung der Kohle und der Asche in Form getrennter Auf­ schlämmungen;
Abfließenlassen des Überschusses des flüssigen Mediums aus den getrennten Aufschlämmungen von Kohle und Asche mittels Fördersiebe und Sammeln der Asche als Abfall;
Trocknen der Kohle durch Heizvorrichtungen; und
Sammeln eines trockenen sauberen Produkts von Feinkohle­ Teilchen größer als 0,59 mm (28 mesh), die für eine Verbren­ nung geeignet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das trockene reine Produkt von Feinkohle aus Kohleteilchen mit einem Größenbereich von 0,59 mm bis 6,35 mm (28 mesh bis 1/4 inch) besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das überschüssige flüssige Medium gesam­ melt und in den Flotationsseparator zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aufschlämmungen von Kohlefeinstoffen und Asche mittels Wassersprüher vor dem Verlassen der Förder­ siebe gewaschen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Asche nach dem Waschen durch Heiz­ vorrichtungen getrocknet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ultrafeinen Teilchen gesammelt und das trockene reine Produkt von Feinkohle gemischt wird, um den BTU-Gehalt der erhaltenen Kohlenmischung einzustellen.