<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Trocknung kolloidaler Stoffe und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trocknung kolloidaler Stoffe, insbesondere ligni- tischer Braunkohle, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Nachdem man bei der-Trocknung lignitischer Braunkohle erkannt hatte, dass die Anwendung von Feuergasen zu einem Reissen der Oberfläche der zu trocknenden Stücke führt, was einen Zerfall und eine dementsprechende Wertminderung des Endproduktes zur Folge hat, begnügte'man sich im praktischen
Betrieb mit der Anwendung von Sattdampf gemäss dem Fleissneryerfahren. Fürkdas Fleissnerverfahren ist typisch, dass der erzielbare Trocknungsgrad der Kohle im wesentlichen von der höchsten Temperatur ab- hängt, welche der Kern der zu trocknenden Stücke erreicht.
Es gibt Kohlensorten ; bei denen gegebenen- falls Temperaturen bis über 2000 C erforderlich sind, um den gewünschten Trocknungsgrad zu erzielen, und damit ergibt sich für den Sattdampfbetrieb ein verhältnismässig hoher Dampfdruck, dementspre- chend die Druckgefässe, Armaturen und Rohrsystem bemessen werden müssen. Es wurde deshalb auch schon versucht, die Trocknung von Kohle nicht nur mittels Sattdampf, sondern auch mittels überhitztem Dampf vorzunehmen.
Beim Arbeiten mit überhitztem Dampf ist jedoch zu berücksichtigen, dass überhitzter Dampf bei trockener Oberfläche der Kohle auf die Kohlenstücke eine ähnliche Wirkung ausübt wie Feuergase, d. h. dass die Oberfläche der Kohlenstücke rissig wird und die Kohlenstücke abblättern, womit die Kohlen'stücke zerfallen und für viele Verwendungszwecke ungeeignet werden.
Unter Berücksichtigung dieses Einflusses von überhitztem Dampf auf zu trocknende Kohle liefen die Vorschläge zur Trocknung der Kohle unter Verwendung von überhitztem Dampf zunächst darauf hinaus, den überhitzten Dampf nicht unmittelbar an die Oberfläche der Kohlenstücke gelangen zu lassen und ein, entsprechender Vorschlag besteht darin, den überhitzten Dampf durch ein Wasserbad zu leiten, bevor der Dampf, welcher dann allerdings bereits als gesättigt zu bezeichnen ist,'mit der Kohle in Berührung kommt. Gemäss diesem Vorschlag kann nur der Aufwand für die erforderlichen Dampferzeuger verringert werden, nicht aber kann der Trocknungsgrad der Kohle bei bestimmter Scheiteltemperatur im Zuge des Trocknungsvor- ganges beeinflusst werden.
Letzteres gilt-auch für jenen bekannten Vorschlag, gemäss welchem überhitzter Dampf lediglich zur Vorwärmung der Kohle verwendet wurde, da dies in Anbetracht der Eigenschaft'. der Kohle erst bei Temperaturen über 80-1000 C zu schrumpfen gerade noch zulässig erschien.
Im Rahmen eines von der Anmelderin vorgeschlagenen bekannten Verfahren zur Trocknung kolloidaler Stoffe,'insbesondere lignitischer Braunkohle, gelingt es nun unter direkter Einwirkung'von überhitztem Dampf auf feuchte Kohle bei niedrigeren Scheiteltemperaturen als bei reinem Satteldampfbe-- trieb Trocknungsgrade'zu erzielen, die gleich sind den bei reinem Sattdampfbetrieb erst bei höheren Temperaturen erzielbaren Trocknungsgraden.
Dieses bekannte Verfahren' ;' bei welchem in üblicher Wei- se-die zu trocknenden Stoffe in einem Druckgefäss, unter direkter Einwirkung von Dampf in Stufen erwärmt und dann unter Nutzbarmachung ihres'Wärmeinhaltes für in andem Druckgefässen befindliche frische Chargen entspannt und abgekühlt werden, besteht darin, dass die den zu trocknenden Stoffen in der Stufe höchster Temperatur zuzuführende Wärmemenge durch überhitzten Dampf zugeführt wird, und dabei aus den Druckgefässen Sattdampf abgezogen wird. :
Der-Nachteil dieses bekannten Verfahrens be-
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
werden kann, weil gemäss diesem Vorschlag der aus dem Druckgefäss abgeführte Sattdampf nach Überhitzung wieder mittels eines Gebläses in das Druckgefäss zurückgeführt wird und bei Verwendung stärker überhitzten Dampfes es nicht mehr in verlässlicher Weise möglich ist, die Bedingung, aus dem Druck- gefäss Sattdampf abzuziehen, einzuhalten. Bei Verwendung nur mässig überhitzten Dampfes ergeben sich aber relativ lange Trocknungszeiten.
Darüber hinaus besitzt dieses bekannte Verfahren noch den Nach- teil, regeltechnische Schwierigkeiten zu bereiten, weil von Messgeräten zur Erfassung des Zustandes des aus dem Druckgefäss abgezogenen Dampfes abgegebene Impulse zur Beeinflussung der Überhitzung des Dampfes sich oft erst dann auswirken, wenn die im Druckgefäss befindliche Kohle durch oberflächliche Austrocknung bereits geschädigt wurde. Der Energieaufwand für den Betrieb des Gebläses stellt einen weiteren Nachteil dieses Verfahrens dar.
Die Erfindung bezweckt nun die Beseitigung der Nachteile des oben angeführten Verfahrens zur Trocknung kolloidaler Stoffe, insbesondere lignitischer Braunkohle, bei welchem die zu trocknenden Stoffe i1í einem Druckgefäss unter direkter Einwirkung von Dampf in Stufen erwärmt und dann unter Nutzbarmachung ihres Wärmeinhaltes für in andem Druckgefässen befindliche frische Chargen entspannt und abgekühlt werden, wobei die den zu trocknenden Stoffen in der Stufe höchster Temperatur zuzuführende Wärmemenge durch überhitzten Dampf zugeführt wird, und dabei aus den Druckgefässen Sattdampf abgezogen wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der überhitzte Dampf den Druckgefässen innerhalb von einander getrennten Zeitabschnitten so lange zugeführt wird, bis der laufend aus den Druckgefässen abgezogene Dampf gerade vom gesättigten in den ungesättigten (überhitzten) Zustand übergeht.
Durch diese Massnahme wird erzielt, dass während der Pausen zwischen dem Einleiten von überhitztem Dampf die Kohle Gelegenheit besitzt, Wasser auszuschwitzen, das beim anschliessenden Einleiten von überhitztem Dampf in das Druckgefäss unter Bildung von aus dem Druckgefäss abzuziehenden Sattdampf verdampft, so dass insgesamt während des intermittierenden Einleitens von überhitztem Dampf in das Druckgefäss, wobei Druck und Temperatur in demselben bis nahe an den Druck bzw. auf die T em peratur im als D ampflieferanten dienenden D ampfkessel ansteigen, im Druckgefäss eine das oberflächliche Austrocknen der Kohle verhindernde Sattdampfatmosphäre vorliegt.
Während des intermittierenden Einleitens von überhitztem Dampf in das Druckgefäss braucht aus dem Druckgefäss gerade nur eine so grosse Menge Dampf abgezogen zu werden als zur einwandfreien Erfassung des Dai : npfzustan- des durch Messgeräte gerade erforderlich ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Massnahmen ist darin zu sehen, dass die durch diese Massnahmen bedingte periodische Arbeitsweise wesentlich besser regeltechnisch zu beherrschen ist als die oben angegebene kontinuierliche Arbeitsweise und damit ein oberflächliches Austrocknen der Kohle in wesentlich verlässlicherer Weise vermieden werden kann als dies bisher möglich war. Im.
Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens braucht nun nicht mehr mit mässig überhitztem Dampf gearbeitet werden und es-ist möglich, gemäss der Erfindung um 80-1000 C über die normale Trocknungstemperatur von beispielsweise 160 bis 2000 C überhitzten Dampf zu verwenden, wodurch sich wegen der grösseren Temperaturdifferenz zwischen Trocknungsgut und Heizmedium eine Verbesserung der Wärmewirtschaftlichkeit des Verfahrens und kürzere Trocknungszeiten ergeben, Der aus dem Druckgefäss abgezogene Sattdampf kann gemäss der Erfindung in an sich bekannter Weise in einen Speicher geleitet werden und aus diesem zur späteren Verwendung, vorwiegend zum Vorwärmen frischer Chargen, gespeichert werden.
Die im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens anfallenden Mengen an Sattdampf sind beträchtlich und bei weitem ausreichend den Sattdampfbedarf für das erfindungsgemässe Verfahren zu decken. Diese grossen Mengen an Sattdampf entstehen aus einer relativ geringen Menge hoch überhitzten Dampfes, so dass-und dies stellt einen weiteren Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens dar-im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens. mit relativ kleinen Dampferzeugungsanlagen das Auslangen gefunden werden kann.
Eine besonders zweckmässige Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass nach beendeter Heissdampfzufuhr in das Druckgefäss aus diesem Druckgefäss Dampf in den Speicher abgeleitet. wird, bis im wesentlichen Druckausgleich zwischen Druckgefäss und Speicher erzielt ist, worauf in das Druckgefäss erneut überhitzter Dampf in voneinander getrennten Zeitabschnitten, d. h. intermittierend zugeführt wird und nach beendeter Heissdampfzufuhr das Druckgefäss wieder in dem Speicher entspannt wird, wobei der Vorgang mehrmals wiederholt und gewünschtenfalls auch in Druckgefässe mit bereits. vorgewärmtem Inhalt entspannt werden kann.
Auf diese Weise ist es möglich, bei gegenüber dem reinen Sattdampfbetrieb relativ niedrigen Temperaturen praktisch jeden gewünschten Trocknungsgrad des Trocknungsgutes zu erreichen, da bei dem mehrmaligen Entspannen des Trocknungsgutes das in den Kapillaren desselbenbefindliche Wasser gründlicher verdampft werden kann als dies bei bloss durch Sattdampf auf Trocknungstemperatur erhitztem Trocknungsgut bei der nachfolgenden einmaligen Entspan-
<Desc/Clms Page number 3>
nung der Fall ist.
Bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es vor allem wesentlich, den überhitzten
Dampf der in einem Druckgefäss befindlichen Charge möglichst gleichmässig zuzuführen, um die Aus- bildung von Zonen im Druckgefäss, in welchen sich keine Sattdampfatmosphäre vorfindet, zu verhindern. Zu diesem Zweck ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit stehenden Druckgefässen gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich des Druck- gefässes eine Ringleitung für die Zufuhr des Dampfes vorgesehen ist, von welcher in Längsrichtung des
Druckgefässes liegende Verteilerrohre ausgehen, wobei im Bereich des oberen Endes des Druckgefässes eine Leitung zur Abfuhr des Dampfes angeschlossen ist, in deren Zug Messgeräte zur Erfassung des
Dampfzustandes angeordnet sind.
Mit einer so ausgebildeten Vorrichtung kann jede Überhitzung des In- haltes des Druckgefässes vermieden werden und gleichzeitig in einwandfreier Weise kontrolliert werden, ob innerhalb des Druckgefässes im Sattdampfgebiet gearbeitet wird. Da von der Ringleitung im Druck- gefäss in Längsrichtung des Druckgefässes liegende Verteilerrohre ausgehen, kann der zugeführte über- hitzte Dampf auf die im Druckgefäss befindliche Charge noch gleichmässiger verteilt werden, wenn die
Ausströmöffnungen aus diesen Verteilerrohren umso grösser bemessen sind je weiter sie von der Ringlei- tung entfernt sind.
Bei Verwendung von liegenden Autoklaven für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist gemäss der Erfindung ein in den liegenden Autoklaven einzuschiebender perforierter Behälter für das
Trocknungsgut vorgesehen, in dessen Unterteil ein sich vorzugsweise über die ganze Länge des Auto- klaven erstreckender Kanal zur Ableitung des Dampfes aus dem Druckgefäss vorgesehen ist, welcher über
Dichtorgane aus dem Druckgefäss herausgeführt und mit einer Messgeräte zur Erfassung des Dampfzustan- des aufweisenden Leitung in Verbindung steht. Auch eine solche Anordnung ermöglicht es zuverlässig, eine Sattdampfatmosphäre im Druckgefäss aufrechtzuerhalten.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in welchen Ausführungs- formen von zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Vorrichtungen dargestellt sind.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver- fahrens mit stehenden Druckgefässen, während die Fig. 2 und 3 eine entsprechende Vorrichtung mit liegenden Druckgefässen zeigen.
In Fig. 1 sind mit 1 stehende Druckgefässe bezeichnet, welche in bekannter Weise in grösserer
Anzahl aufgestellt sind und mit zu trocknender Kohle über eine durch einen Deckel l'verschliessba- reÖffnung beschickt werdel1 und nach dem Trocknungsvorgang über eine durch einen Deckel 1" ver- schliessbare Öffnung entleert werden. Die Gefässe 2 nehmen das aus der Kohle ausgetriebene Wasser und das Kondensat des zur Trocknung erforderlichen Dampfes auf. Jedes Druckgefäss besitzt ferner ein
Dampfzuleitungsrohr 3, welches über die Schieber 4,5 und 6 mit den Rohrsträngen 7, 8 und 9 verbunden werden kann. Zur Anlage gehört ferner ein Dampfspeicher 10, welcher mit dem Rohr- strang 8 in Verbindung steht.
Diese Verbindung gabelt sich in eine Zufluss- und eine Abflussleitung, welche jeweils mit einem Rückschlagventil versehen sind. Überdies ist der Dampfspeicher 10 mit einer Leitung 11 über ein Absperrventil 12 verbunden. In dieser Leitung 11 ist als Überwachungs- gerät ein Anzeigeinstrument 13 eingebaut, welches Druck und Temperatur des durch die Leitung 11 strömenden Dampfes anzeigt. Mit einem einstellbaren Drosselorgan kann ferner die Durchflussmenge des
Dampfes in der Leitung 11 geregelt werden. Mittels des Rohrstranges 9 ist die Verbindung mit der nicht gezeigten Dampfkesselanlage und dem ihr nachgeschalteten Rauchgasüberhitzer 14 hergestellt.
'Das erfindungsgemässe Verfahren wird mit dieser Einrichtung wie folgt durchgeführt. Durch Öffnen zweier Schieber 4 wird eine Verbindung von einem Druckgefäss zu einem andern Druckgefäss hergestellt, so dass in an sich bekannter Weise durch Druckausgleich zwischen den Druckgefässen die Vorwärmung der kälteren Charge durch den von der heisseren Charge abströmenden Sattdampf erfolgt.
Sobald der Druckausgleich zwischen diesen beiden Druckgefässen. im wesentlichen abgeschlossen ist, werden die Schieber 4 geschlossen und jener Schieber 5 geöffnet, welcher das zu dem Druckgefäss 1 mit gerade vorgewärmter Charge gehörige Dampfzuleitungsrohr. 3 : mit dem zum Dampfspeicher 10 gehörigen Rohrstrang 8 verbindet, so dass aus dem Dampfspeicher 20 Sattdampf in das mit dem Speicher 10 in Verbindung stehende Druckgefäss l. strömt und die in diesem Gefäss befindliche Charge weiter aufwärmt und das bei der Aufwärmung der Charge anfallende Kondenswasser in das zuge- hörige Gefäss 2 abfliesst.
Sobald die Charge des in Rede stehenden Druckgefässes 1 die dem Dampfdruck des im Speicher 10 befindlichen Dampfes entsprechende Temperatur im wesentlichen erreicht hat, wird der gerade geöffnete Schieber 5 wieder geschlossen und jener Schieber 6 geöffnet, welcher
<Desc/Clms Page number 4>
das in Rede stehende Druckgefäss 1 mit dem Rohrstrang 9 verbindet, so dass im Überhitzer 14 überhitzter Dampf diesem Druckgefäss zugeführt, wird. Der diesem Druckgefäss zugeführte überhitzte Dampf wird im Druckgefäss durch eine Ringleitung 15 weitgehend gleichmässig auf den gesamten
EMI4.1
fuhr zur Charge so vorgenommen werden kann,
dass in allen Bereichen innerhalb des Druckgefässes eine Sattdampfatmosphäre vorliegt und eine Schädigung der Kohle durch oberflächliches Austrocknen dersel- ben vermieden werden kann. Im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt das Aufwärmen der im in Rede stehenden Druckgefäss 1 befindlichen Charge des Trocknungsgutes von der dem Dampfdruck des im Speicher 10 gespeicherten Sattdampfes entsprechenden Temperatur auf die dem Dampf- druck des in dem Überhitzer 14 vorgeschalteten Dampferzeuger erzeugten Sattdampfes entsprechende
Temperatur nicht in einem Zuge, d. h. durch dauernde Zuführung überhitzten Dampfes während der Auf- heizperiode, da damit unweigerlich eine Schädigung der Kohle durch oberflächliche Austrocknung der- selben verbunden wäre, sondern stufenweise, d. h.
durch Zuführung von Heissdampf in voneinander ge- itrennten Zeitabständen. Bei dieser erfindungsgemässen Art der Zuführung überhitzten Dampfes zur im
Druckgefäss befindlichen Charge besitzt die Charge in den zwischen den voneinander getrennten Zeitab- schnitten liegenden Pausen Gelegenheit unter Schrumpfung reichlich Wasser auszuschwitzen, das bei der anschliessenden Zuführung von überhitztem Dampf wieder unter Bildung von Sattdampf verdampft wird.
Um sicherzustellen, dass im Druckgefäss während des Aufheizens der Charge von der erwähnten niedrigen Temperatur auf die erwähnte höhere Temperatur stets eine Sattdampf- atmosphäre vorliegt, wird während des gesamten Aufheizvorganges aus. dem Druckgefäss bei geöffnetem Ventil 21 über die Leitung 11 eine durch ein Drosselorgan einstellbare Menge an
Dampf abgezogen, dessen Zustand durch Anzeigeinstrumente 13 in dieser Leitung 11 angezeigt wird, wobei durch diese Anzeigeinstrumente auch die Steuerung der verschiedenen Ventile in einer den gewünschten Arbeitsablauf bewirkenden Weise erfolgen kann.
Sobald die im in Rede stehenden Druck- gefäss befindliche Charge die Temperatur des von der Dampferzeugungsanlage gelieferten Sattdampfes angenommen hat, was sich durch Abströmen von überhitztem Dampf durch die Leitung 11 und durch das Kontrollgerät 13 bemerkbar macht, wird durch Schliessen des Schiebers 6''die Zufuhr über- hitzten Dampfes zum Druckgefäss unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt kann durch Öffnen des zum in
Rede stehenden Druckgefäss gehörigen Schiebers 5 der Dampf aus diesem Druckgefäss in den Spei- cher 10 oder durch Öffnen des zu dem in Rede stehenden Druckgefäss gehörigen Schiebers 4 und eines zu einem andern Druckgefäss gehörigen Schiebers 4 Dampf aus dem einen Druckgefäss in das andere Druckgefäss geleitet werden. Auf jeden Fall kann mit einer relativ geringen.
Menge an überhitz- tem Dampf eine Menge an Sattdampf erzeugt werden, die den Sattdampfbedarf der Anlage selbst um ein mehrfaches übersteigt. Sollte nach der oben geschilderten Aufheizung des Inhaltes eines Druckgefässes von der etwa durch die Temperatur im Speicher 10 bestimmten Temperatur auf die etwa durch die
Temperatur im Dampferzeuger bestimmte Temperatur und das nachfolgende Abblasen von Dampf aus dem Druckgefäss noch nicht den gewünschten Trocknungsgrad des Trocknungsgutes ergeben, so kann der geschilderte Vorgang so oft als erforderlich wiederholt werden.
In Fig. 2 ist eine der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver- fahrens entsprechende Vorrichtung mit liegenden Autoklaven dargestellt, wobei der Fig. 1 entsprechen- de Teile gleicher Funktion in Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Da beim Arbeiten mit
EMI4.2
Druckgefässen das Trocknungsgut, beispielsweise Kohle, nichtGefäss 2 für die Kondenswassersammlung dargestellt. Wie der Fig. 3 entnommen werden kann, ist der Behälter 17 perforiert, so dass der in das Druckgefäss eingeführte Dampf ohne weiteres zum Trock- nungsg11 : t gelangen und dieses vollständig umspülen kann.
Um auch in einer Vorrichtung mit liegenden Druckgefässen den Zustand des aus dem Druckgefäss abgezogenen Dampfes überwachen zu können, besitzt der Behälter 17 an seiner Unterseite einen sich über die ganze Länge des Behälters 17 erstreckenden gelochten Kanal 18, welcher mit seiner rohrstutzenartigen Verlängerung in eine Pakkung 19 mündet, durch welche eine Rohrleitung 20 in den Kanal 18 hineinragt, im Zuge derselben die Messgeräte 13 liegen.