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EP2542346B1 - Verfahren und anlage zur kohlenvermahlung im inertbetrieb oder im nicht inerten betrieb - Google Patents

Verfahren und anlage zur kohlenvermahlung im inertbetrieb oder im nicht inerten betrieb Download PDF

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Publication number
EP2542346B1
EP2542346B1 EP11761498.2A EP11761498A EP2542346B1 EP 2542346 B1 EP2542346 B1 EP 2542346B1 EP 11761498 A EP11761498 A EP 11761498A EP 2542346 B1 EP2542346 B1 EP 2542346B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
classifier
coal
hot gas
coal dust
gas generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP11761498.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2542346A1 (de
Inventor
Silke Schlegel
Gerhard Salewski
Jürgen WÖLK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Loesche GmbH
Original Assignee
Loesche GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Loesche GmbH filed Critical Loesche GmbH
Priority to PL11761498T priority Critical patent/PL2542346T3/pl
Publication of EP2542346A1 publication Critical patent/EP2542346A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2542346B1 publication Critical patent/EP2542346B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
    • B02C23/24—Passing gas through crushing or disintegrating zone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
    • B02C23/24—Passing gas through crushing or disintegrating zone
    • B02C23/34—Passing gas through crushing or disintegrating zone gas being recirculated to crushing or disintegrating zone

Definitions

  • the invention relates to a method for Kohlenvermahlung in inert or non-inert operation according to claim 1 and a coal grinding plant in the inert or non-inert operation according to claim 9.
  • the invention is fundamentally suitable for all coal grinding plants in which raw coal is ground in the inert mode or in the air mode to coal dust.
  • Coal grinding plants are used in a variety of industries, such as hot gas production plants, fluidized bed combustion plants and coal gasification plants.
  • Coal milling is also used in the cement industry in the production of cement and in the steel and metallurgical industry and in colorful metallurgical processes which have PCI (Pulverized Coal Injection) systems.
  • DE 36 39 206 C1 is a method for controlling a roller mill for producing pulverized coal for pulverized coal firing and in US 4597537 A a vertical mill, which can be used inter alia for coal grinding and is directed to the improvement of the visual process is described.
  • process and plant can be used for novel power plant technologies, such as the oxycoal process.
  • process and plant are also suitable for the operation of hot gas generators and briquette production.
  • coal briquettes For the production of coal briquettes are so-called "young coal”, ie soft lignite, hard lignite and subbituminous coal with a water content of about 10% to about 75% and a content of volatile components of about 35% to about 60 in the rule % (i.waf).
  • young coal ie soft lignite, hard lignite and subbituminous coal with a water content of about 10% to about 75% and a content of volatile components of about 35% to about 60 in the rule % (i.waf).
  • a binderless briquetting method in which already crushed, moist fine coal using a task conveyor belt together with already dried fine coal and preheated fines from a separator for a briquette press above a gas mixing chamber of a hot gas generator and then given an entrained flow drying pipe and in a reducing or inert atmosphere is heated to 25 ° to 200 ° C. After a cyclone, in which the fine coal is separated, this is abandoned via a feed compressor of the briquetting press. The inert gas is given in proportions as the return gas of the gas mixing chamber and the burner of the hot gas generator. The entire system is driven at overpressure and there is a heat exchange between the briquettes or crushed briquettes with the wet fines before drying in the entrained flow dry tube.
  • the aforementioned Binderless Coal Briquetting Process (BCB) is modified so that the fine coal dried in the hot air generator-fed entrained air dryer is separated in a cyclone battery into a coarser, briquettable grain belt and into a fine material.
  • the drying gas is discharged.
  • the fines are fed to the burner of the hot gas generator as fuel under overpressure, and the hot gases generated in the hot gas generator reach the entrained flow dryer.
  • Statements on the grain size of the fine material and a Feinstkornanteil are not made.
  • the proportion of very fine grain or the grain structure has an effect on the density, compressibility, etc. and can significantly reduce the quality of the briquettes made therefrom.
  • the invention has for its object to provide a method and plant for Kohlenvermahlung in inert or air operation, which energy efficient to ensure the provision of coal dust in a particular use of grain size and at the same time the production of hot gases for the grinding-drying.
  • a basic idea of the invention can be seen in that pulverized coal produced in a grinding drying and separated from the drying and carrier gases in a separating unit is at least partially fed to a sifter in order to separate fine dusts or a finest grain fraction from the pulverized coal as the ground product by sighting, and then to use this finest grain fraction for the provision of the necessary heat for the grinding drying process and thus to save other energy sources, in particular precious energy sources, such as natural gases, oils, synthesis gases.
  • this subsequent screening process is decoupled from the gas-conducting process, in particular in the mill and in the separation unit.
  • the decoupling of the visual process from the gas-conducting process is in particular an advantage in terms of safety.
  • the fine grain fraction separated from the ground product in a static or mechanical separator is used for combustion in a hot gas generator for solid fuels in order to provide the drying energy required for the grinding drying process.
  • the fuel for producing the hot drying and carrier gases required in the grinding drying process is withdrawn directly from the mill drying cycle.
  • a separate fuel supply from the outside, which requires additional transport and / or storage facilities is avoided. Since the fine coal from the process of coal grinding is used even in the hot gas generator, also eliminates the need for an external fuel supply pre-drying and processing of external coal, resulting in lower energy consumption.
  • the finest grain fraction of the pulverized coal separated according to the invention in the mechanical or static classifier can be separated with a particle size required for a solid fuel burner of a hot gas generator.
  • the particle size of the pulverized coal fine grain fed to the solid fuel burner of a hot gas generator is about 10% R90 ⁇ m.
  • the use of solid fuels in a hot gas generator is determined by the parameters of grain buildup, volatiles content, and ash content of the lignite or coal used.
  • High ash contents, for example up to 45%, can lead to complications in the combustion process due to the associated lower calorific value why measures must be taken to ensure appropriate flame training.
  • the fine grain fraction separated in the classifier has a fineness in the range of about 50% R90 ⁇ m to about 1% R90 ⁇ m.
  • d 50 value which should be 10 to 30 microns with a content of volatiles in the coal of about 25 to 30%. With a higher proportion of volatiles, the particle size distribution can become coarser.
  • Hot gas generator with a solid fuel burner which is fired with dust-like fuels and is also referred to as a dust burner, are known and, for example, in DE 197 06 077 A1 and DE 197 25 613 A1 described.
  • a hot gas generator in which pulverized coal, for example lignite dust, is burned.
  • the coal dust is mixed with combustion air in fluidized form to produce hot gases of 200 ° C to 900 ° C.
  • the pulverized coal fine grain can be fed to a pulverized coal burner of a hot gas generator with a burner muffle and a downstream perforated jacket.
  • the perforated jacket consists of several perforated plate cylinder sections.
  • the resulting in the separation unit gas is fed as a return gas at about 100 ° C the hot gas generator and passes through an annular channel of the hole shell and annular openings and holes in the hole shell (LOMA) in the flue gas stream of the LOMA combustion chamber ( DE 197 06 077 A1 ) and can be heated to a temperature in the range of 150 ° C to over 700 ° C.
  • LOMA combustion chamber with a solid fuel burner ensures compliance with the legally regulated limit values for CO and NO x in gases that are proportionately discharged to the environment.
  • a static or mechanical classifier in which a secondary circuit is avoided, can be preferably used under safety aspects.
  • the "gearless mechanical separator" used in the BULLETIN 774 R of the Williams Patent Crusher & Pulverizer Company, USA, and in US Pat US 2,913,109 A. is described.
  • fan blades rotate and produce an ascending airflow in which the fines separated by rotary screens support the top of a divider panel and fall down the exterior housing wall to a fines effluent while the coarse grain removed from the fines falls down comes to a coarse material discharge. This sifter only requires a small air purge fan.
  • the sighting can thus be adjusted according to the requirements of the desired grain size of the finest grain of the pulverized coal.
  • the device is the object by a plant for coal grinding in inert or non-inert operation with a mill to carry out a mill drying and production of coal dust and with a separation unit for separating the pulverized coal from the gas and with a hot gas generator with solid fuel burner for heating the return gas and production of hot gases for the mill drying achieved in that after the separation unit, a separator for separating Feinstkorn from the pulverized coal and a silo for receiving the separated Feinstkorns and a connecting line with a removal device and a metering device for the Feinstkorn for supply to the solid fuel burner of the hot gas generator are arranged.
  • an air flow mill is used, in which the grinding-drying can be performed.
  • roller mills, spherical roller mills, hammer mills and ball ring mills can be used.
  • a hammer mill can be used if a product with a larger grain size is desired, which is advantageous, for example, in briquette production.
  • vertical air flow roller mills are advantageous because they can grind the coals to ⁇ 30% R90 ⁇ m.
  • a filter such as a bag filter, or a cyclone or a cyclone battery can be used.
  • a rotary valve and a corresponding transport device a defined proportion of the resulting in the separation unit pulverized coal are supplied to the separator for separating the Feinstkorns for the hot gas generator.
  • the pulverized coal not supplied to the separator passes via a conveyor to the intended place of use or for further processing, for example to a briquette press, a PCI system or coal gasification.
  • the inventive method and the system according to the invention can be used in coal gasification plants, PCI plants in the steel and metallurgical industry and in colorful metallurgical processes and in general heat engineering plants.
  • the synthesis gas produced in the coal gasification is used in the energy-producing industry and also increasingly in the petrochemical industry. So far, synthesis gas is split off as energy carrier for the grinding-drying, resulting in consumptions between 10 and 30 MW (about 3300 m 3 N / h to 11,000 m 3 N / h, calorific value: about 11,000 kJ / m 3 N ) represents considerable loss for the actual application.
  • the use according to the invention of a proportion of the pulverized coal produced for hot gas production is therefore advantageous in economic terms.
  • blast furnace gas is being used more and more frequently in power plants specially built for this purpose. Consequently, the use of the self-produced pulverized coal for the production of hot gas can also be advantageously used in this industry.
  • the coal grinding in the inert mode takes place in a mill 5, which is a hammer mill in this example.
  • moist, pre-broken coal passes through a conveyor 1 with magnetic separators, a Hosenschurre 2 and a bunker 3 with screw bottom 4, which also acts as a metering device.
  • the supplied moist raw coal may have a temperature in the range of about -20 ° C to about + 20 ° C and a humidity in the range of 10% to 75%.
  • hot gases 8 from a hot gas generator 12 having a temperature of about 450 ° C. are fed to the mill 5.
  • a separation unit 6 which is a bag filter in this embodiment, respectively.
  • the pulverized coal 14 separated from the drying and carrier gases reaches a conveying device 7, for example a discharge screw, and is fed to further processing in a briquetting press (not shown).
  • this classifier 10 is a mechanical or static classifier, which is suitable to separate from the partial stream 15 of the pulverized coal 14 a very fine grain fraction 20, which in the solid burner of the hot gas generator 12 can be burned.
  • the fineness can be approx. 50% R90 ⁇ m to approx. 1% R90 ⁇ m.
  • the finest grain fraction 20 passes after the separator 10 into a fine grain silo 9 and from here via a rotary valve 21 and a metering unit 22 in a supply line 23 to the hot gas generator 12 and to its solid fuel burner.
  • the coarse grain reaches a conveyor 19 and can be supplied together with the pulverized coal 14 from the separation unit 6 of the briquetting device (not shown).
  • the hot gas generator 12, the separated in the separation unit 6 process gases 11 are at least proportionally supplied as return gases 25.
  • the hot gas generator 12 is provided with a LOMA combustion chamber, and in this combustion chamber, the return gases 25 are heated from a temperature of about 100 ° C to about 700 ° C and then fed to the mill 5 as a drying and carrier gas.
  • the entire system is driven under vacuum.
  • the oxygen content of the inert or reducing drying and carrier gases 8 is at most 12%.
  • the safety-related CO and O 2 values of the process gas within the plant are complied with.
  • Part of the separated in the separation unit 6 gases 11 is discharged through a fireplace (not shown) in the environment.
  • Self-inert grinding plants which should not be operated as a separate coal refining plants as part of a composite plant and, for example, do not have nitrogen as in the steel and metallurgical industry from air separation plants available, must provide these gases by purchase. This requires storage capacities and separate equipment that weighs on the economics of the process.
  • the required volume flows of inert gas are considerable (several 100 m 3 / h depending on the size of the system).
  • For normal operation can be an inert gas production be integrated into the overall process.
  • There are, for example, gas or oil operated boiler plants whose heat can be used for heating purposes of buildings and for hot water treatment.
  • the resulting exhaust gas has an O 2 content of 1 to 2% and is therefore very well suited for the inerting of the system in the start-up process and for shutdown and emergency stop.
  • the required redundancy can be achieved via CO 2 in bottle batteries.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kohlenvermahlung im Inertbetrieb oder im nicht inerten Betrieb gemäß Anspruch 1 und eine Anlage zur Kohlenvermahlung im Inertbetrieb oder im nicht inerten Betrieb gemäß Anspruch 9.
  • Die Erfindung ist grundsätzlich für alle Kohlen-Mahlanlagen geeignet, in welchen Rohkohle im Inertbetrieb oder im Luftbetrieb zu Kohlenstaub vermahlen wird. Kohlen-Mahlanlagen finden in unterschiedlichen Industriezweigen Anwendung, beispielsweise in Anlagen zur Heißgaserzeugung, Wirbelschichtfeuerungen und in Kohlenvergasungsanlagen. Die Kohlenvermahlung wird auch in der Zementindustrie bei der Herstellung von Zement und in der Stahl- und Hüttenindustrie und bei buntmetallurgischen Verfahren durchgeführt, welche PCI (Pulverized Coal Injection)-Anlagen aufweisen.
  • Verfahren und Anlagen zur Kohlenvermahlung sind im Stand der Technik der DE 10 2005 040 519 B4 , welche auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermahlung und gleichzeitigen Trocknung von heißen und feuchten Rohmaterialien, insbesondere von Zementklinker, Schlacke und Zuschlagstoffen, gerichtet ist, beschrieben. So betrifft DE 30 06 470 A1 eine Vorrichtung zum Betrieb einer Kohlenmahl- und Trocknungsanlage unter Verwendung einer Kugel- oder Rollenmühle und inerten Heißgasen aus einem Heißgaserzeuger und EP 0 579 214 A1 ein Mahl-Trocknungsverfahren von Rohbraunkohle in einer Luftstrom-Wälzmühle unter Zuführung von Kaltgas, insbesondere Kalt- und/oder Umgebungsluft. In DE 36 39 206 C1 ist ein Verfahren zur Regelung einer Walzenschüsselmühle zur Herstellung von Kohlenstaub für Kohlenstaubfeuerungen und in US 4597537 A eine Vertikalmühle, welche unter anderem für die Kohlenvermahlung eingesetzt werden kann und auf die Verbesserung des Sichtprozesses gerichtet ist, beschrieben.
  • Außerdem können das Verfahren und die Anlage für neuartige Kraftwerkstechnologien, wie zum Beispiel das Oxycoal-Verfahren, eingesetzt werden. Das Verfahren und die Anlage sind außerdem für den Betrieb von Heißgaserzeugern und für die Brikettherstellung geeignet.
  • Zur Herstellung von Kohlebriketts werden in der Regel sogenannte "junge Kohlen", das heißt Weichbraunkohlen, Hartbraunkohlen und subbituminöse Kohlen mit einem Wassergehalt von ca. 10% bis ca. 75% und einem Anteil an flüchtigen Bestandteilen von ca. 35% bis ca. 60% (i.waf) eingesetzt.
  • Bei einem bekannten Verfahren zur Brikettherstellung (VORWEG GEHEN - RWE-POWER ; PHV-SU) wird vorgebrochene Rohkohle nach einer Vorabsiebung in einer Hammermühle zerkleinert und danach einer Nachabsiebung unterzogen. Auf einem Feinkohlenband gelangt das feuchte Material über einen Bunker in einen Röhrentrockner. Das getrocknete Feinkorn wird anschließend einer Brikettpresse zugeführt. Die in der Vor- und Nachabsiebung abgetrennten Kohleanteile werden als Kesselkohle in einem Kraftwerk genutzt. Als nachteilig sind die der Kohlevermahlung nachgelagerte Trocknung der Feinkohle mit Hilfe eines externen Energieträgers und die erforderlichen Absiebungen anzusehen.
  • Aus WO 90/10052 ist ein binderloses Brikettierverfahren bekannt, bei welchem bereits zerkleinerte, feuchte Feinkohle mit Hilfe eines Aufgabe-Transportbandes zusammen mit bereits getrockneter Feinkohle und vorerhitztem Feingut aus einem Separator nach einer Brikettpresse oberhalb einer Gasmischkammer eines Heißgaserzeugers und danach einem Flugstromtrockenrohr aufgegeben und in einer reduzierenden beziehungsweise inerten Atmosphäre auf 25° bis 200°C erhitzt wird. Nach einem Zyklon, in welchem die Feinkohle abgetrennt wird, wird diese über einen Zuführungsverdichter der Brikettpresse aufgegeben. Das Inertgas wird anteilig als Rückgas der Gasmischkammer und dem Brenner des Heißgaserzeugers aufgegeben. Die gesamte Anlage wird bei Überdruck gefahren und es erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen den Briketts oder zerkleinerten Briketts mit dem feuchten Feingut vor der Trocknung im Flugstromtrockenrohr.
  • In einer Powerpoint-Präsentation ist der vorgenannte BCB-Prozess (Binderless Coal Briquetting Process) dahingehend modifiziert, dass die in dem vom Heißgaserzeuger gespeisten Flugstromtrockner getrocknete Feinkohle in einer Zyklonbatterie in ein gröberes, brikettierfähiges Kornband und in ein Feingut getrennt wird. Das Trockengas wird abgeführt. Das Feingut wird dem Brenner des Heißgaserzeugers als Brennstoff unter Überdruck aufgegeben, und die im Heißgaserzeuger erzeugten Heißgase gelangen in den Flugstromtrockner. Aussagen zur Korngröße des Feingutes und zu einem Feinstkornanteil werden nicht gemacht. Der Anteil an Feinstkorn beziehungsweise der Kornaufbau wirkt sich jedoch auf die Dichte, Verpressbarkeit etc. aus und kann die Qualität der daraus hergestellten Briketts erheblich mindern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur Kohlenvermahlung im Inert- oder Luftbetrieb zu schaffen, welche energieeffizient die Bereitstellung von Kohlenstaub in einer der jeweiligen Verwendung entsprechenden Korngröße und gleichzeitig die Herstellung von Heißgasen für die Mahl-Trocknung gewährleisten.
  • Verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.
  • Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten und gehen aus der Figurenbeschreibung hervor.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass in einer MahlTrocknung hergestellter und in einem Trennaggregat von den Trocknungs- und Trägergasen getrennter Kohlenstaub zumindest anteilig einem Sichter zugeführt wird, um Feinstäube beziehungsweise eine Feinstkornfraktion aus dem Kohlenstaub als dem gemahlenen Produkt durch Sichtung abzutrennen, und danach diese Feinstkornfraktion für die Bereitstellung der notwendigen Wärme für den Mahltrocknungsprozess zu nutzen und damit andere Energieträger, insbesondere Edelenergieträger, wie Erdgase, Öle, Synthesegase, einzusparen.
  • Durch die Anordnung einer Sichteinrichtung nach dem Trennaggregat wird dieser nachfolgende Sichtungsprozess von dem Gas führenden Prozess, insbesondere in der Mühle und im Trennaggregat, entkoppelt. Die Entkopplung des Sichtprozesses vom gasführenden Prozess ist insbesondere sicherheitstechnisch ein Vorteil. Erfindungsgemäß wird der in einem statischen beziehungsweise mechanischen Sichter aus dem Mahlprodukt abgetrennte Feinstkornanteil zur Verbrennung in einem Heißgaserzeuger für feste Brennstoffe genutzt, um die für den MahlTrocknungsprozess erforderliche Trocknungsenergie bereitzustellen.
  • Indem dem Kohlenstaub als Mahlprodukt gezielt eine Feinstkornfraktion entzogen und entsprechend den Erfordernissen zumindest anteilig einem Heißgaserzeuger mit einem Feststoffbrenner zur Verbrennung zugeführt wird, steht mit dem im Sichter anfallenden gröberen Kohlenstaub eine Kohlenstaubfraktion zur Verfügung, welche den für die Verwendung und weitere Verarbeitung, beispielsweise Brikettierung, in der Regel störenden, nachteiligen Feinstkornanteil nicht mehr aufweist.
  • Vor allem wird gemäß der Erfindung in einer außerordentlich effizienten Weise der Brennstoff zum Erzeugen der im Mahl-Trocknungsprozess benötigten heißen Trocknungs- und Trägergase direkt aus dem Kreislauf der Mahltrocknung abgezogen. Eine gesonderte Brennstoffzuführung von außen, welche zusätzliche Transport- und/oder Lagereinrichtungen erfordert, wird vermieden. Da die Feinstkohle aus dem Prozess der Kohlenvermahlung selbst in dem Heißgaserzeuger genutzt wird, entfällt zudem die bei einer externen Brennstoffzuführung notwendige Vortrocknung und Aufbereitung von externer Kohle, was zu einem geringeren Energiebedarf führt.
  • Es ist vorteilhaft, dass die erfindungsgemäß in dem mechanischen beziehungsweise statischen Sichter abgetrennte Feinstkornfraktion des Kohlenstaubs mit einer für einen Feststoffbrenner eines Heißgaserzeugers erforderlichen Korngröße abgetrennt werden kann.
  • In der Regel beträgt die Korngröße des dem Feststoffbrenner eines Heißgaserzeugers zugeführten Kohlenstaub-Feinkorns etwa 10%R90µm.
  • Grundsätzlich wird die Verwendung von festen Brennstoffen in einem Heißgaserzeuger von den Parametern Körnungsaufbau, Gehalt an flüchtigen Bestandteilen und Aschegehalt der eingesetzten Braunkohlen oder Steinkohlen bestimmt. Je geringer der Anteil an flüchtigen Bestandteilen ist, umso feiner muss der Kohlenstaub aufgemahlen werden. Hohe Aschegehalte, beispielsweise bis 45%, können aufgrund des damit verbundenen geringeren Heizwertes zu Komplikationen im Verbrennungsvorgang führen, weshalb Maßnahmen für eine entsprechende Flammenausbildung getroffen werden müssen.
  • Es ist zweckmäßig, wenn die im Sichter abgetrennte Feinstkornfraktion eine Feinheit im Bereich von ca. 50%R90µm bis ca. 1%R90µm aufweist.
  • Es wurde gefunden, dass ein weiterer wichtiger Wert der d50-Wert ist, welcher bei einem Gehalt an Flüchtigen in der Kohle von ca. 25 bis 30% 10 bis 30 µm betragen sollte. Bei einem höheren Anteil an Flüchtigen kann die Kornverteilung gröber werden.
  • Heißgaserzeuger mit einem Feststoffbrenner, welcher mit staubförmigen Brennstoffen befeuert und auch als Staubbrenner bezeichnet wird, sind bekannt und beispielsweise in DE 197 06 077 A1 und DE 197 25 613 A1 beschrieben.
  • Aus DE 102 32 373 B4 ist ein Heißgaserzeuger bekannt, in welchem Kohlenstaub, beispielsweise Braunkohlenstaub, verbrannt wird. Der Kohlenstaub wird mit Brennluft vermischt in fluidisierter Form zugeführt, um heiße Gase von 200°C bis 900°C zu erzeugen.
  • Es ist von Vorteil, dass das Kohlenstaub-Feinstkorn einem Kohlenstaubbrenner eines Heißgaserzeugers mit einer Brennermuffel und einem nachgeschalteten Lochmantel zugeführt werden kann. Der Lochmantel besteht aus mehreren Lochblech-Zylinderabschnitten. Das in dem Trennaggregat anfallende Gas wird als Rückgas mit etwa 100°C dem Heißgaserzeuger zugeführt und gelangt über einen Ringkanal des Lochmantels und über ringförmige Öffnungen und Löchern in dem Lochmantel (LOMA) in den Rauchgasstrom der LOMA-Brennkammer ( DE 197 06 077 A1 ) und kann auf eine Temperatur im Bereich von 150°C bis über 700°C erwärmt werden. Die Verwendung einer LOMA-Brennkammer mit einem Feststoffbrenner gewährleistet die Einhaltung der gesetzlich geregelten Grenzwerte für CO und NOx in den anteilig an die Umgebung abgeführten Gasen.
  • Für die erfindungsgemäße Abtrennung der Feinstkornfraktion aus dem Mahlgut des Mahl-Trocknungsprozesses eignen sich grundsätzlich alle Sichter, welche das erforderliche Feinstkorn-Kornspekturm für einen Heißgaserzeuger mit Feststoffbrenner liefern.
  • Ein statischer beziehungsweise mechanischer Sichter, bei welchem ein Sekundärkreislauf vermieden wird, kann unter sicherheitstechnischen Aspekten bevorzugt eingesetzt werden. Beispielsweise eignet sich der "gearless mechanical separator", welcher im BULLETIN 774 R der Williams Patent Crusher & Pulverizer Company, USA, und in US 2 913 109 A beschrieben ist. In einem abgeschlossenen Sichtraum rotieren Ventilatorflügel und erzeugen einen aufsteigenden Luftstrom, in welchem das mittels rotierenden Sichtschaufeln abgetrennte Feingut des von oben auf eine Verteilerplatte aufgegebenen Sichtgutes aufwärts getragen und an der äußeren Gehäusewandung nach unten zu einem Feingutaustrag fällt, während das vom Feingut befreite Grobkorn nach unten zu einem Grobgutaustrag gelangt. Bei diesem Sichter ist lediglich ein kleines Sperrluftgebläse notwendig. Vorteilhaft ist die mögliche Einstellung einer gewünschten Korngröße des Feingutes mit Hilfe einer verstellbaren Öffnung des Innengehäuses sowie über die Drehzahl der Ventilatorflügel, der Sichterschaufeln und der Verteilerplatte. Je nach Kohlensorte kann somit die Sichtung entsprechend den Erfordernissen an die gewünschte Korngröße des Feinstkorns des Kohlenstaubs eingestellt werden.
  • Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe durch eine Anlage zur Kohlenvermahlung im Inertbetrieb oder im nicht inerten Betrieb mit einer Mühle zur Durchführung einer Mahltrocknung und Herstellung von Kohlenstaub sowie mit einem Trennaggregat zur Trennung des Kohlenstaubs von dem Gas und mit einem Heißgaserzeuger mit Feststoffbrenner zur Erwärmung des Rückgases und Herstellung von Heißgasen für die Mahltrocknung dadurch gelöst, dass nach dem Trennaggregat ein Sichter zur Abtrennung von Feinstkorn aus dem Kohlenstaub sowie ein Silo zur Aufnahme des abgetrennten Feinstkorns und eine Verbindungsleitung mit einer Entnahmeeinrichtung und einer Dosiereinrichtung für das Feinstkorn zur Zuführung zum Feststoffbrenner des Heißgaserzeugers angeordnet sind.
  • Als Mühle für die Vermahlung der in der Regel vorgebrochenen, feuchten Rohkohle wird eine Luftstrom-Mühle verwendet, in welcher die Mahl-Trocknung durchgeführt werden kann. Es können zum Beispiel Wälzmühlen, Pendelrollenmühlen, Hammermühlen und Kugelringmühlen eingesetzt werden. Bevorzugt kann eine Hammermühle zum Einsatz kommen, wenn ein Produkt mit einer größeren Korngröße angestrebt wird, welche beispielsweise in der Brikettherstellung vorteilhaft ist. Wenn ein feineres Material benötigt wird, beispielsweise für PCI-Anlagen, Kohlenvergasungsanlagen und für den Betrieb von Heißgaserzeugern, sind vertikale Luftstrom-Wälzmühlen vorteilhaft, da sie die Kohlen auf < 30%R90µm aufmahlen können.
  • Als Trennaggregat zur Abtrennung des Mahlprodukts beziehungsweise des Kohlenstaubs von dem Trägergas kann ein Filter, beispielsweise ein Schlauchfilter, oder auch ein Zyklon beziehungsweise eine Zyklonbatterie, eingesetzt werden. Über eine Zellradschleuse und eine entsprechende Transporteinrichtung kann ein definierter Anteil des in dem Trennaggregat anfallenden Kohlenstaubs dem Sichter zur Abtrennung des Feinstkorns für den Heißgaserzeuger zugeführt werden.
  • Der nicht dem Sichter zugeführte Kohlenstaub gelangt über eine Fördereinrichtung zum vorgesehenen Einsatzort beziehungsweise zur Weiterverarbeitung, beispielsweise zu einer Brikettpresse, einer PCI-Anlage oder zur Kohlenvergasung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage können in Kohlenvergasungsanlagen, PCI-Anlagen in der Stahl- und Hüttenindustrie und bei buntmetallurgischen Verfahren sowie in allgemeinen wärmetechnischen Anlagen eingesetzt werden. Das bei der Kohlenvergasung produzierte Synthesegas wird in der Energie produzierenden Industrie und außerdem immer häufiger auch in der petrochemischen Industrie genutzt. Bisher zweigt man Synthesegas als Energieträger für die Mahl-Trocknung ab, was bei Verbräuchen zwischen 10 und 30 MW (ca. 3300 m3 N/h bis 11.000 m3 N/h, Heizwert: ca. 11.000 kJ/m3 N) einen beträchtlichen Verlust für die eigentliche Anwendung darstellt. Die erfindungsgemäße Verwendung eines Anteils des produzierten Kohlenstaubs für die Heißgaserzeugung ist deshalb in ökonomischer Hinsicht vorteilhaft.
  • In der Stahl- und Hüttenindustrie wird das Gichtgas immer häufiger in eigens dafür gebauten Kraftwerken zur Stromerzeugung verwendet. Demzufolge kann auch in diesem Industriezweig die Nutzung des selbst produzierten Kohlenstaubs für die Heißgaserzeugung vorteilhaft angewendet werden.
  • Die erfindungsgemäße Nutzung eines Teils des produzierten Kohlenstaubs mit Hilfe des zusätzlichen Sichters und der Zuführung und Aufgabeeinrichtung des fluidisierten Feinstkornanteils zum Kohlenstoffbrenner des Heißgaserzeugers ist mit einer signifikanten Steigerung des Wirkungsgrades im Vergleich zu den erforderlichen, relativ geringen Investitionen verbunden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; die einzige Figur zeigt:
    • eine erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel der Herstellung von Kohlenstaub für die Brikettherstellung.
  • Die Kohlenvermahlung im Inertbetrieb erfolgt in einer Mühle 5, welche in diesem Beispiel eine Hammermühle ist. In diese Mühle 5 gelangt feuchte, vorgebrochene Kohle über eine Fördereinrichtung 1 mit Magnetabscheidern, eine Hosenschurre 2 und einen Bunker 3 mit Schneckenboden 4, welcher gleichzeitig als Dosiereinrichtung fungiert. Die zugeführte feuchte Rohkohle kann eine Temperatur im Bereich von ca. -20°C bis ca. +20°C und eine Feuchtigkeit im Bereich von 10% bis 75% aufweisen.
  • Zur Realisierung des Mahltrocknungsprozesses in der Mühle 5 werden Heißgase 8 aus einem Heißgaserzeuger 12 mit einer Temperatur von etwa 450°C der Mühle 5 zugeführt. Über eine Rohrleitung 13 wird das Kohlenstaub-Gasgemisch aus der Mühle 5 einem Trennaggregat 6, welches in diesem Ausführungsbeispiel ein Schlauchfilter ist, zugeführt. Der von den Trocknungs- und Trägergasen abgetrennte Kohlenstaub 14 gelangt auf eine Fördereinrichtung 7, beispielsweise eine Austragsschnecke, und wird der weiteren Verarbeitung in einer Brikettpresse (nicht dargestellt) zugeführt.
  • Ein Teilstrom 15 des Mahlproduktes, das heißt, des Kohlenstaubs 14 aus dem Trennaggregat 6, wird abgezweigt, um daraus einen Kohlenstaubanteil abzutrennen, welcher für den Einsatz in dem Heißgaserzeuger 12 verwendet werden kann. Der Teilstrom 15, welcher eine Temperatur im Bereich von 70°C bis 120°C aufweist, gelangt in einer Leitung 18 über einen Absperrschieber 16 und eine Zellradschleuse 17 in einen Sichter 10.
  • Bei diesem Sichter 10 handelt es sich um einen mechanischen beziehungsweise statischen Sichter, welcher geeignet ist, aus dem Teilstrom 15 des Kohlenstaubs 14 eine Feinstkornfraktion 20 abzutrennen, welche im Feststoffbrenner des Heißgaserzeugers 12 verbrannt werden kann. Die Feinheit kann ca. 50%R90 µm bis ca. 1%R90 µm betragen.
  • Die Feinstkornfraktion 20 gelangt nach dem Sichter 10 in ein Feinstkornsilo 9 und von hier über eine Zellradschleuse 21 und eine Dosiereinheit 22 in einer Zuführleitung 23 zu dem Heißgaserzeuger 12 beziehungsweise zu dessen Feststoffbrenner. Das Grobkorn gelangt auf eine Fördereinrichtung 19 und kann zusammen mit dem Kohlenstaub 14 aus dem Trennaggregat 6 der Brikettiereinrichtung (nicht dargestellt) zugeführt werden.
  • Dem Heißgaserzeuger 12 werden die im Trennaggregat 6 abgetrennten Prozessgase 11 zumindest anteilig als Rückgase 25 zugeführt. Zweckmäßigerweise ist der Heißgaserzeuger 12 mit einer LOMA-Brennkammer versehen, und in dieser Brennkammer werden die Rückgase 25 von einer Temperatur von etwa 100°C auf ca. 700°C erhitzt und danach der Mühle 5 als Trocknungs- und Trägergas zugeführt.
  • Die gesamte Anlage wird im Unterdruck gefahren. Der Sauerstoffgehalt der inerten beziehungsweise reduzierenden Trocknungs- und Trägergase 8 beträgt maximal 12%. Die sicherheitstechnisch relevanten CO und O2-Werte des Prozessgases innerhalb der Anlage werden eingehalten. Ein Teil der im Trennaggregat 6 abgetrennten Gase 11 wird über einen Kamin (nicht dargestellt) in die Umgebung abgeführt.
  • Für den Anfahrprozess und für das Abfahren der Anlage und einen Notstopp ist es erforderlich, die Anlage inert zu hatten. Der Sauerstoffgehalt im Prozessgas darf die maximal zulässige Sauerstoffgrenzkonzentration der jeweils aufzubereitenden Kohle nicht überschreiten.
  • Für die Inertisierung ist es erforderlich, entsprechende Inertisierungsgase zur Verfügung zu stellen. Üblich ist die Verwendung von CO2- oder Stickstoff.
  • Selbstinerte Mahlanlagen, die als eigenständige Kohlenveredelungsanlagen nicht als Bestandteil einer Verbundanlage betrieben werden sollen und beispielsweise nicht Stickstoff wie in der Stahl- und Hüttenindustrie aus Luftzerlegungsanlagen zur Verfügung haben, müssen diese Gase durch Zukauf bereitstellen. Dies erfordert Lagerkapazitäten und eine gesonderte Ausrüstung, welche die Ökonomie des Verfahrens belastet. Die erforderlichen Volumenströme an Inertgas sind erheblich (mehrere 100 m3/h je nach Anlagengröße). Für den normalen Betrieb kann eine Inertgasproduktion in den Gesamtprozess integriert werden. Es eignen sich beispielsweise mit Gas oder Öl betriebene Kesselanlagen, deren Wärme für Heizzwecke von Gebäuden und zur Warmwasseraufbereitung dienen kann. Das hier anfallende Abgas besitzt einen O2-Gehalt von 1 bis 2% und eignet sich somit sehr gut für die Inertisierung der Anlage im Anfahrprozess und zum Abfahren sowie zum Notstopp. Die erforderliche Redundanz kann über CO2 in Flaschenbatterien erreicht werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Kohlenvermahlung im Inertbetrieb oder im nicht inerten Betrieb, bei welchen in einer Luftstrommühle (5) eine Mahltrocknung der aufgegebenen Rohkohle durchgeführt wird, wobei Heißgase (8) aus einem Heißgaserzeuger (12) zugeführt werden, anschließend das Gemisch aus Kohlenstaub (14) und Gas (11) in einem Trennaggregat (6) getrennt und der Kohlenstaub (14) der vorgesehenen Verwendung oder Weiterverarbeitung zugeführt wird, während das Gas (11) zumindest anteilig als Rückgas (25) dem Heißgaserzeuger (12) wieder zugeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kohlenstaub (14) aus dem Trennaggregat (6) vollständig oder anteilig einem Sichter (10) aufgegeben und Feinstkorn (20) vom Kohlenstaub (14) in dem Sichter (10) getrennt wird,
    dass das Feinstkorn (20) vollständig oder teilweise dem Heißgaserzeuger (12) zur Verbrennung und Erhitzung der Rückgase (25) zugeführt wird und die Heißgase (8) aus dem Heißgaserzeuger (12) der Mühle (5) zur Mahltrocknung wieder zugeleitet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Sichtungsprozess in dem Sichter (10) von dem gasführenden Prozess entkoppelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Feinstkorn (20) zur Verbrennung im Heißgaserzeuger (12) in einem Sichter (10), welcher als statischer oder mechanischer Sichter ausgebildet ist, abgetrennt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Sichter (10) ein Feinstkorn (20) mit einer Korngröße im Bereich von ca. 50% R90µm bis ca. 1%R90µm abgetrennt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Sichter (10) ein Feinstkorn (20) mit einer Korngröße von etwa 10%R90µm abgetrennt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das im Sichter (10) abgetrennte Feinstkorn (20) in fluidisierter Form dem Feststoffbrenner des Heißgaserzeugers (12) zugeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Feinstkorn (20) aus dem Sichter (10) einem Feinstkornsilo (9) und aus diesem über eine Zellradschleuse (21) und eine Dosiereinheit (22) in einer Zuführleitung (23) in fluidisierter Form dem Heißgaserzeuger (12) zugeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das im Sichter (10) anfallende Grobkorn des Kohlenstaubs (14) einer Fördereinrichtung (19) aufgegeben und mit dem Kohlenstaub (14) aus dem Trennaggregat (6) vereinigt wird.
  9. Anlage zur Kohlenvermahlung im Inertbetrieb oder im nicht inerten Betrieb mit einer Luftstrommühle (5) zur Durchführung einer Mahltrocknung und Herstellung von Kohlenstaub (14), einem Trennaggregat (6) zur Trennung des Kohlenstaubs (14) von dem Gas (11) und mit einem Heißgaserzeuger (12) mit Feststoffbrenner zur Erwärmung der Rückgase (25) und Zuführung als Heißgas (8) in die Mühle (5),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach dem Trennaggregat (6) ein Sichter (10) zur Abtrennung von Feinstkorn (20) aus dem Kohlenstaub (14) und ein Feinstkornsilo (9) zur Aufnahme des abgetrennten Feinstkorns (20) angeordnet sind und
    dass das Feinstkornsilo (9) mit einem Feststoffbrenner des Heißgaserzeugers (12) durch eine Zuführleitung (23) mit einer Entnahmeeinrichtung (21) und einer Dosiereinrichtung (22) zur Zuführung des abgetrennten, fluidisierten Feinstkorns (20) verbunden ist.
  10. Anlage nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Sichter (10) ein mechanischer oder statischer Sichter ohne Sekundärgaskreislauf ist und derart ausgebildet ist, dass der optimale Arbeitsbereich im Körnungsbereich der Feinstkornfraktion (20) des Kohlenstaubs für den Feststoffbrenner des Heißgaserzeugers (12) liegt.
  11. Anlage nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mühle (5) für die Mahltrocknung eine Luftstrom-Mühle, beispielsweise eine vertikale Wälzmühle, Pendelrollenmühle, Hammermühle oder Walzenringmühle, ist.
  12. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Trennaggregat (6) ein Filter, beispielsweise ein Schlauchfilter, oder ein Zyklon oder eine Zyklonbatterie ist, und ein Absperrschieber (16) und eine Zellradschleuse (17) zur Zuführung eines vorgebbaren Anteils des Kohlenstaubs (14) in einer Leitung (18) zwischen dem Trennaggregat (6) und dem Sichter (10) angeordnet sind.
  13. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach dem Trennaggregat (6) eine Fördereinrichtung (7) zum Transport des Kohlenstaubs (14) zur vorgesehenen Verwendung, beispielsweise zu einer PCI-Anlage, Kohlenvergasung oder Brikettierung, angeordnet ist.
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