DE4035730C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von feuchten Gas-Staub-Gemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 zur Behandlung von feuchten, explosiven Gas-Staub-Gemi­ schen, insbesondere Kohlenstaub-Gemischen in Mahltrock­ nungsanlagen.

Bei Verfahren dieser Art, die hinreichend in der Hochofen­ technik und Kohlenkraftwerks-Technik bekannt sind, und die nachstehend weitgehend beispielhaft anhand der Aufbereitung feuchter Rohkohle zu Luft-Kohlenstaub-Gemischen beschrieben wird, verwendet man bisher zunächst üblicherweise eine Rauchgasströmung. Die beim Mahlen von feuchter Rohkohle eingesetzten Mühlen werden im Rahmen des Mahltrocknungspro­ zesses von Rauchgas und speziell heißem Prozeßgas durch­ strömt. Aufgrund dieser Rauchgasströmung gelingt es, einen Großteil der in der Rohkohle enthaltenen Feuchtigkeit zu verdampfen, wobei das in die Mühle eingeblasene Rauchgas gleichzeitig als Transportmedium für das Kohlenstaub-Ge­ misch durch die Rohrleitungen und die nachfolgenden Staub­ abscheider dient.

Da häufig unterschiedliche Kapazitäten beim Mahlprozeß in den Mühlen und bei der letztlich erfolgenden Verbrennung des Kohlenstaub-Gemisches auftreten, wird der Kohlenstaub anschließend an die Staubabscheider aus dem System Mahl­ trocknungsanlage ausgeschleust und in Silos oder Vorrats­ bunkern zwischengelagert.

Längere Transportwege des Kohlenstaub-Gemisches auch im Rahmen der Rauchgasströmung bei einer nachgeschalteten Zwi­ schenlagerung, führen jedoch dazu, daß die Temperatur des Staubgemisches bzw. des Staubes in einem Silo unter die Taupunkttemperatur des Wasserdampfes absinken kann und so­ mit eine Kondensation der im Staubgemisch bzw. Staub ent­ haltenen Restfeuchte eintritt.

Diese Kondensation auch nur der Restfeuchte führt häufig zu einer Verklumpung des Kohlenstaubes, was wiederum mit Schwierigkeiten bei der Austragung des Kohlenstaub-Gemi­ sches mittels der Gasströmung einhergeht. Es können sich auf diese Weise Ablagerungen in den Rohrleitungen bilden und vor allen Dingen treten Verstopfungen von Injektions­ düsen auf, über die das Kohlenstaub-Gemisch z. B. in die Brenner von Hochöfen geführt wird.

Speziell bei der Zwischenlagerung von Kohlenstaub in Vor­ ratsbunkern ist eine derartige Kondensation in den kühleren Bereich festzustellen, so daß auch eine Kopfbeheizung, wie sie häufig durchgeführt wird, im oberen Bereich der Vor­ ratsbunker hierfür kaum Abhilfe schafft.

Aus der DE 37 34 359 A1 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Braunkohlenstaub bekannt, bei dem Inert-Rauchgas als Pro­ zeßgas vor der Einleitung in die Mahltrockungsanlage Feuch­ tigkeit entzogen wird. Bei diesem Verfahren besteht aber weiterhin die Gefahr, daß der in der Mahltrocknungsanlage aufgenommene Wasserdampf in dem nachfolgenden Leitungs- und Lagersystem auskondensiert. Sollte bei einer Anlage nach diesem Verfahren der Rauchgaserzeuger einmal ausfallen, kann die inerte Atmosphäre nicht mehr aufrecht erhalten werden, was die Explosion des Kohlenstaubgemisches zur Fol­ ge haben kann.

Unter Berücksichtigung dieser Probleme liegt daher der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine wirtschaftliche Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels dem bei explosionskritischen Gas- Staub-Gemischen von Materialien Verbesserungen für den nachfolgenden Fluidtransport und größtmögliche Wartungs­ freiheit der eingesetzten Anlagen erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach A1 und A7 durch den Einsatz eines vorgewärmten bzw. aufgeheizten Inertgases auf eine höhere Temperatur als die Taupunkttemperatur der Restfeuchte des Staubgemisches erreicht.

Mit dieser Lösung vermeidet man das ganz gravierende Pro­ blem einer Kondensation der im Kohlenstaub vorhandenen Restfeuchtigkeit und damit letztlich ein Agglomerieren der Staubpartikel. Zweckmäßigerweise wird die Aufheizung auf ca. 30°C über der Taupunkttemperatur durchgeführt, um si­ cher die Kondensation auszuschließen. Als Inertgase können vorzugsweise Stickstoff-Gas (N₂) oder Kohlendioxid (CO₂) verwendet werden. Insbesondere bei der Bedüsung von Kohlenstaub in Vorratsbunkern ist es vorteihaft, hier­ für CO₂-Gas zu verwenden, da dieses auch längs der in­ neren Außenwände des Vorratsbunkers durch sein spezifisches Gewicht in die unteren Bereiche des Vorratsbunkers dringen kann und somit auch dort ein Auskondensieren von Wasser­ dampf verhindert. Eine alternative oder ergänzende Möglich­ keit zur besseren Fluidisierung des Kohlenstaubes ist mit­ tels Begasungskissen oder -kästen oder auch pilzförmigen Düsen zum Einströmen von Inertgas im Bereich des Vorrats­ bunkerauslasses erreichbar.

Die Maßnahmen des Verfahrens können sowohl bei fremd­ inertisierten wie auch selbst-inerten Mahltrocknungsanla­ gen eingesetzt werden. Da in diesen Mahltrocknungsanlagen in der Regel Heißgaserzeuger im Sinne von Rauchgaserzeugern vorhanden sind, kann die Erwärmung bzw. Aufheizung des Inertgases direkt oder direkt gekoppelt mit diesen Heißgas­ erzeugern erfolgen.

Als eine Alternative für die Inertgas-Aufheizung bietet sich hier der Einbau von Rohrwedeln in der Ummantelung bzw. Ausmauerung des Brennerraumes an. Als weitere Alternativen im Sinne einer nachträglichen Ausstattung der Mahltrock­ nungsanlagen kann die Erwärmung des Inertgases auch in einem separaten Wärmetauscher durchgeführt werden, der direkt in der Rauchgasströmung vorgesehen ist. Eine weite­ re Möglichkeit besteht in einem Einbau von Rohrwedeln für das Inertgas nach dem Brennerraum, sozusagen parallel zur Rauchgasführung.

Das auf diese Weise aufgeheizte Inertgas kann daher an die entsprechenden Bedarfsstellen, z. B. der Vorratsbunker- Inertisierung oder der Inertisierung für den Kohlenstaub­ transport zu den Vorratsbunkern etc. zugeleitet werden.

Im Hinblick auf Notabschaltungen der Mahltrocknungsanlage oder des Rauchgaserzeugers, in denen aufgeheiztes Inertgas nicht zur Verfügung steht, kann das Inertgas-Rohrsystem auf eine Luftströmung umgeschaltet werden, so daß Verzunderun­ gen des Rohrsystems verhindert werden.

Ein wesentlicher Kerngedanke der Erfindung muß daher darin gesehen werden, die Wirkungszusammenhänge im gesamten System einer Mahltrocknungsanlage zu erkennen und im Rahmen einer relativ einfach erscheinenden Maßnahme eine überzeu­ gende Abhilfe für Störeffekte im Gesamtsystem zu schaffen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier schematischer Ausführungbeispiele eines Rauchgaserzeugers noch beispiel­ haft erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungs­ beispiel eines Rauchgaserzeugers mit integrier­ ter Inertgasleitung und

Fig. 2 einen vergleichbaren Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Rauchgaserzeugers mit Gehäuseummantelung und nachfolgender Rauchgasab­ leitung.

Der schematische Schnitt nach Fig. 1 zeigt einen Rauchgas­ erzeuger 2, bei dem über einen Brenner 3 eine Befeuerung des als Brennerraums ausgelegten Innenraums erfolgt. Der Brennerraum ist von einer feuerfesten Ausmauerung 6 umge­ ben, in der die Brennerflamme 5 schematisch angedeutet ist. Im Beispiel ist im linken Bereich der stärkeren Ausmauerung 6 ein Rohrwedel 7 in Längsrichtung der Ausmauerung 6 vorge­ sehen. Dieses Rohrwedel 7 steht mit einer Einlaßleitung 8 und einer Auslaßleitung 9 für das aufzuheizende Inertgas in Verbindung.

Über die Einlaßleitung 8 wird üblicherweise kaltes Inertgas über entsprechende Ventile zugeführt, wobei auch eine Luft­ zufuhr, insbesondere für Notsituationen, möglich ist. Die Auslaßleitung 9 steht mit einem entsprechenden Verteiler­ system zu Vorratsbunkern oder den Transportleitungen in Verbindung.

Im Beispiel nach Fig. 2 ist eine Alternative für eine öko­ nomische Aufheizung des Inertgases mit einem etwas modifi­ zierten Rauchgaserzeuger 12 gezeigt. In der Schnittdar­ stellung in Längsrichtung des Rauchgaserzeugers 12 ist zu­ nächst mit gleichem Bezugszeichen der Brenner 3 und die nach rechts offene Ausmauerung 6 gezeigt. Innerhalb der Brennerkammer ist die Flamme 5 angedeutet.

Die heiße Prozeßgasströmung 22 kommt dadurch zustande, daß der Gehäusemantel 14 mit geringem Abstand zur Außenwand der Ausmauerung vorgesehen ist, so daß hier Strömungskanäle um die Brennkammer entstehen. Durch Gebläse bzw. durch die thermischen Unterschiede wird über die Eintrittsöffnung 15 Prozeßgas zur Aufheizung eingeblasen bzw. eingesaugt, das im vorderen rechten Bereich als Prozeß- bzw. Heißgasströ­ mung 22 durch die Mahltrocknungsanlage strömt.

Als eine erste Alternative zeigt das Beispiel nach Fig. 2 die Anordnung eines Rohrwedels 7 für das Inertgas angren­ zend an das rechtsseitige Ende der Ausmauerung 6, so daß dieses Rohrwedel 7 noch im Bereich der Flamme 5 des Bren­ ners 3 zu liegen kommt. Man kann daher von einer paralle­ len Anordnung zur Prozeßgasführung 22 sprechen.

Eine weitere Alternative ist im rechten Teil der Fig. 2 gezeigt, wobei dort ein Wärmeaustauscher 21 direkt in die Prozeßgasströmung 22 eingebaut ist.

Durch die Rohrwedel 7 bzw. den Wärmetauscher 21 wird das zunächst kalte Inertgas geführt, was austrittseitig z. B. auf eine Temperatur von 50 bis 90°C, auf alle Fälle jedoch über die Taupunkttemperatur des Gas-Kohlenstaub- Gemisches aufgeheizt ist.

Die Erfindung schafft im vorgenannten Sinn eine hervorra­ gende Möglichkeit, auch nach dem Ausschleusen des Kohlen­ staubes zur Zwischenlagerung oder dergleichen eine Konden­ sation der Restfeuchte zu vermeiden, was letztlich zu einer erheblichen Verringerung der Störanfälligkeit des gesamten Systems bzw. der Mahltrocknungsanlage führt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Behandlung von feuchten, explosiven Gas- Staub-Gemischen, insbesondere Kohlenstaub-Gemischen, in Mahltrocknungsanlagen
beim Fluidtransport und bei der Lagerung daraus resul­ tierenden Staubes,
unter Verwendung eines Rauchgases, insbesondere eines heißen Prozeßgases,
bei dem die Rauchgasströmung als Trocknungs- und Trans­ portmedium des feuchten Staubgemisches durch die Mühle, den anschließenden Rohrleitungen und Staubabscheidern verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet,

• a) daß nachfolgend für den Weitertransport und/oder die Zwischenlagerung des Staubes ein Fremd-Inertgas allein oder ergänzend zum Rauchgas eingesetzt wird, und
• b) daß das Fremd-Inertgas über die Taupunkt-Temperatur der Restfeuchte des Gas-Staub-Gemisches aufgeheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Fremd-Inertgases auf etwa 30°C über der Taupunkttemperatur durchgeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Zwischenlagerungsstätten auch eine innere Seitenflächenbedüsung mit aufgeheiztem Fremd-Inertgas durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fremd-Inertgas ein CO₂-Gas ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Weitertransport und/oder der Zwischen­ lagerung verwendete, aufgeheizte Fremd-Inertgas mit einer Volumenströmung eingesetzt wird, die eine Kon­ densation der im Staub bzw. Staub-Gemisch enthalte­ nen Restfeuchte verhindert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Fremd-Inertgases direkt oder indirekt im Bereich der Rauchgaserzeugung erfolgt.

7. Vorrichtung zur Aufheizung von Fremd-Inertgas in einer Mahltrocknungsanlage mit mindestens einem Rauchgaser­ zeuger insbesondere für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der oder anschließend an die Ummantelung (6) des Rauchgaserzeugers (2; 12) und/oder in der Rauchgasströ­ mung (22) eine Rohrwendel (7; 21) aus hitzebeständigem Material zur Erwärmung des hindurchgeleiteten Fremd- Inertgases vorgesehen ist.