DD142085A5

DD142085A5 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen eines festen materials

Info

Publication number: DD142085A5
Application number: DD79210939A
Authority: DD
Inventors: Owen E Potter
Original assignee: Univ Monash
Priority date: 1978-02-10
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1980-06-04
Also published as: CA1128747A; DE2901721A1; GB2099564B; AU4297178A; CA1133245A; DE2901721C2; PL213292A1; GB2014289A; AU1782483A; AU529971B2; AU574328B2; GB2014289B; GB2099564A; FR2417068A1

Description

Verfahren und Vorrichtimg zum Trocknen eines festen Materials Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wirbelschichttrocknung von Peststoffen mit einem Gehalt an verdampfbarem Material, wie zum Beispiel das Trocknen von Peststoffen mit einem Gehalt an Wasser oder das Entfernen von Lösungsmitteln aus Feststoffen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Verbrennung von Kohle zur Energieerzeugung ist durch den hohen Feuchtigkeitsgehalt der Kohle nachteilig belastet. Dies trifft im besonderen für Braunkohle zu, die oftmals zwei pounds V/asser je pound Trockenkohle enthält und daher bei der Verbrennung besondere Probleme mit sich bringt. Es ist möglich, den Wirkungsgrad eines Kessels durch Verbrennen von trockener Kohle statt der Rohkohle sehr wesentlich heraufzusetzen.

Es ist bekannt, die Braunkohle vor der eigentlichen Verbrennung unter Verwendung von heißen Verbrennungsgasen oder von heißer Luft zu trocknen, die durch Dampf oder heiße Gase er-

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wärmt worden sind, indem das Gas über oder durch die Braunkohle in einer aus einzelnen Stücken bestehenden Form gesogen oder geblasen wird. Dieses Verfahren des Trocknens bietet jedoch keine Vorteile, verglichen mit dem Verbrennen von Rohkohle, da der ausgetriebene Dampf mit Gas vermischt ist, Das Gas/Dampf-Gemisch wird in einfacher Weise in die Atmosphäre abgelassen und der Energiegehalt dieses Gemisches geht verloren, da es unwirtschaftlich ist, den Versuch'zu unternehmen, diese Energie wiederzugewinnen oder zu verwenden. Auch,ist dieses Trockenverfahren gefährlich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wirbelschichttrocknung eines festen Materials so auszubilden, daß eine energiesparende und betriebssichere Arbeitsweise gewährleistet wird.

Darlegung des Wesen3 der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wirbelschichttrocknung eines festen Materials zu schaffen, mittels derer bei geringster Energiezufuhr eine Mehrfachnutzung der Energie erreichbar ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren für -das Trocknen eines Feststoffes mit einem Gehalt an verdampfbarem Material, wobei dieses Verfahren darin besteht, ein Wirbelbett mit dem Feststoff aufzubauen, in dem das Wirbelmedium dem verdampfbaren Material in Dampfform entspricht und die Wirbelschicht indirekt derart erwärmt wird,

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daß das verdampfbare Material aus dem in Form von einzelnen Stücken vorhandenen Peststoff entfernt wird. Dabei wird das entfernte verdampfbare Material dazu herangezogen, um die weitere indirekte Erwärmung des Wirbelbettes zu gewährleisten.

Im besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Mehrstufentrocknung oder auf die mechanische Dampfrekompre3-sion.

Die vorliegende Erfindung bietet bei einer Verkörperung ein mehrstufiges Trocknen unter Verwendung einer Vielzahl von Wirbelschichtanlagen. Diese bestehen aus einem Gehäuse, aus Einrichtungen zum Zuführen der aus einzelnen Stücken bestehenden Materialien mit den verdampfbaren Stoffen zu dem Gehäuse zur Bildung des Wirbelbettes, aus Einrichtungen zur Entfernung des aus einzelnen Stücken bestehenden Materials mit einem verringerten Gehalt an verdampfbaren Stoffen aus dem Gehäuse, aus Einrichtungen zum Entfernen des verdampfbaren Materials, ausgetrieben aus dem stückigen Material aus dem Gehäuse, aus freigestellten Einrichtungen zum Einführen eines Trägerdampfes in das Wirbelbett sowie aus Einrichtungen zum indirekten Erwärmen der Wirbelschicht.

Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf das Trocknen von stückigen Materialien, in denen die aus einzelnen Stücken bestehenden Materialien'die Wirbelschicht bei Pehlen von irgendwelchen anderen Peststoffen bilden. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls anwendbar auf das Trocknen von Material in Klumpenform, wobei die Wirbelschicht ein anderes, aus einzelnen Teilchen bestehendes Material enthält, welches das

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Wirbelmaterial bildet und wobei das klumpenförmige Material der ¥/irbelschicht zugeführt wird.

Die vorliegende Erfindung wird anschließend weiter unten unter Bezugnahme auf das Trocknen von stückigem Material beschrieben werden, aber es ist verständlich, daß sie in gleicher Weise auf das Trocknen von Klumpen anwendbar ist.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, handelt es sich um ein Mehrstufenverfahren zum Trocknen eines stückigen Materials mit einem verdampfbaren Stoff, wobei dieses Verfahren darin besteht, wenigstens erste und zweite Wirbelschichten des stückigen Materials vorzusehen, bei denen das Wirbelmedium dem verdampfbaren Material in Dampfform entspricht und wobei die Wirbelschicht indirekt erwärmt wird derart, daß das verdampfbare Material aus dem aus einzelnen Stücken bestehenden Material entfernt wird. Die erste Wirbelschicht unterliegt dabei einem höheren Druck als die zweite 7/irbelschicht, bei der das aus dem stückigen Material in der ersten Wirbelschicht entfernte verdampfbare Material dazu herangezogen wird, um das indirekte Erwärmen der zweiten Wirbelschicht zu gewährleisten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich ebenfalls um eine Wirbelschicht-Mehrstufen-Trockenanlage. Diese besteht aus wenigstens ersten und zweiten Wirbelbettgehäusen,, aus Einrichtungen zum Zuführen des stückigen Materials mit den verdampfbaren Stoffen in jedes Gehäuse zur Bildung der Wirbelschicht,' aus Einrichtungen zum Entfernen des stückigen Materials mit einem reduzierten Gehalt an verdampfbaren Materialien aus jedem Gehäuse, aus Einrichtungen zum Entfernen

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des verdampfbaren Stoffes, ausgetrieben aus dem stückigen Material aus dem Gehäuse, sowie aus Einrichtungen zum indirekten Erwärmen jedes Wirbelbettes, worin Einrichtungen vorgesehen sind, um die Möglichkeit.zu bieten, daß das verdampfbare Material, welches aus dem ersten Wirbelbett ausgetrieben wurde, Wärme für die indirekte Erwärmung der zweiten Wirbelschicht überträgt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann, wenn zwei Stufen hintereinander arbeiten, ein pound Dampf unter Einsatzbedingungen unter Ausgleich der Wärmeverluste mindestens 1,56 Ib Wasser verdampfen, und, wenn drei.Stufen vorhanden sind, kann die Verdampfung wenigstens 1,85 Ib Wasser betragen. Die Peststoffe können dabei im Parallelstrom, im Gegenstrom oder im Kreuzstrom mit dem Dampf fließen.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter besonderer Bezugnahme auf das Trocknen von Kohle beschrieben werden, aber sie kann in gleicher Weise auf das Trocknen von anderen stückigen Materialien angewandt werden.

Bei einem Parallelstromsystem wird die Kohle einer Einrichtung zum Einführen der Kohle in eine Wirbelschicht zugeführt, wie etwa einem Schleusenbeschichtungstrichter, in dem die Kohle unter Druck gesetzt wird, der dem Druck eines ersten Hochdruck-Wirbelbettes entspricht. Die stückige Kohle wird dem ersten Wirbelbett zugeführt, in dem eine teilweise Trocknung stattfindet. Die teilweise getrocknete Kohle wird anschließend einer Wirbelschicht oder mehreren Wirbelschichten unter niedrigerem Druck zugeführt; in denen der Druck sukzes-

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siv abnimmt. Hach dem Austritt aus der letzten Wirbelschicht in der Reihe der einzelnen Wirbelschichten ist die Kohle für einen Einsatz hinreichend getrocknet und wird einem Vorratsbunker oder dem Kessel zugeleitet. Der in der ersten Hochdruck-Wirbelschicht erzeugte Dampf wird in typischer Y/eise durch Zyklonabscheider gereinigt und den Trocknerröhren der nächsten Wirbelschicht in der Reihe zugeleitet. Dieses Verfahren wird bei jeder der Wirbelschichten in Reihe wiederholt.

Sollten sich Kohleteilchen auf der Heizoberfläche ansammeln, kann das Kondensat filtriert und gegen, die Heizoberfläche intermittierend oder kontinuierlich gespritzt werden. Kohle und Dampf bewegen sich gemeinsam in derselben Ablaufrichtung.

Bei einem Gegenstromsystem wird die Kohle zunächst einer ersten Stufe einer Niederdruck-Wirbeischicht zugeführt, wo eine teilweise Trocknung stattfindet, und anschließend erfolgt der Transport zu der nächsten Wirbelschicht in der Reihe, die unter einem höheren Druck steht. Der Dampf gelangt zunächst in die Trocknerröhren der Hochdruckstufe. Dampf von der Hochdruckstufe gelangt zu der nächsten, unter geringem Druck stehenden Stufe usw. Somit bewegen sich Dampf und Kohle parallel zueinander in entgegengesetzten Richtungen.

Wo getrocknete Kohle für verschiedene Anwendungen benötigt wird, zum'Beispiel zur Verbrennung zur Energieerzeugung und zur Herstellung von flüssigen Brennstoffen, kann von einem Kreuzstromsystem Gebrauch gemacht werden. Ein derartiges System kann erwünscht sein, wenn teilweise getrocknete Materialien nicht gut in den KLießbettzustand übergeführt werden können, aber völlig oder fast völlig getrocknete Ma-

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terialien sich gut in den Pließbettzustand überführen lassen, In diesem Palle durchläuft der Dampf wie zuvor die Stufen vom hohen zum niedrigen Druck. Kohle wird jeder Stufe kontinuierlich zugeführt. Auf diese Weise steht trockene Kohle von der Hochdruckstufe bei hoher Temperatur und von den Stufen unter geringem Druck bei entsprechenden niedrigen Temperaturen zur Verfügung,

Vorzugsweise erstreckt sich der Druck im Rahmen der Mehrstufensysteme zwischen 2500 p. s.i.a. und 0,75 p.s.i.a. (1 p.s«i_ea. = 7,03'Ix 10 at absoluter Druck),

Bei Braunkohle werden die flüchtigen Bestandteile, bei etwa 270 ⁰C freigesetzt und hierdurch ergibt sich eine praktische obere Grenze für die Temperatur der Kohle während der Hochdrucks tufe. Unter Zulassung eines gewissen Umfanges der Überhitzungstemperatur, wobei eine derartige Überhitzung nur aufrechterhalten werden kann, wenn die Kohle weniger als 40 % Feuchtigkeit aufweist oder wenn im allgemeinen das Material hinreichend trocken ist, um einen geringeren Druck als den Dampfdruck des Wassers (oder des Lösungsmittels) bei der Temperatur des Peststoffes auszuüben, und bei einer Temperaturdifferenz von 110 ⁰C ist sodann nur ein zweistufiger Betrieb möglich, zum Beispiel eine Hochdruckstufe bei 240 C und eine Niederdruckstufe bei 130 ⁰C, Alternativ muß die 'Stufe mit dem niedrigsten Druck unter Vakuumbedingungen bei zum Beispiel 20 ⁰C betrieben werden. Wenn eine kleinere Tempera türdifferenz von,- sagen wir, 100 G Verwendung finden würde, könnten die Hochdruckstufen bei 240 ⁰C, die Zwischendruckstufe bei 140 ⁰C und die Niederdruckstufe bei 40 ⁰G . (unter Vakuumbedingungen) betrieben werden, .

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Eine weitere Ausführungsform zur Erreichung eines wirtschaftlichen Betriebes besteht darin, den schmutzigen Dampf, der durch die Trockeneinrichtung emittiert wird, zu nehmen und ihn den· Heizröhrchen eines anderen, bekannten Trockners zuzuleiten, der durch ein anderes Gas, wie zum Beispiel Luft oder Abgas, in den Fließbettzustand überführt wird. Wenn der ersterwähnte Trockner unter Luftdruckbedingungen arbeitet, dann wird der schmutzige Dampf beim Verlassen dieser Trockeneinrichtung in den Heizrohren des letzteren Trockners bei ungefähr 1 00 C kondensieren. Wenn die Wirbelschicht der letzteren Trockeneinrichtung durch den kondensierenden Dampf, wie etwa den Wasserdampf, auf 50 ⁰C oder 60 ⁰C erwärmt wird, wird das verdampfbare Material in die Luft oder in das Abgas verdampfen, welche bzw. welches gesättigt mit Dampf bei der Wirbelschichttemperatur austreten wird. Im allgemeinen Falle wird die Luft oder das Abgas durch einen Zyklonabscheider oder ein Filterschlauchsystem hindurchtreten und möglicherweise eine elektrostatische Abscheidung erfahren. In dem Sonderfall, wo eine Trocknung der Kohle, zum Beispiel eine Trocknung von Braunkohle, vor der eigentlichen Verbrennung unternommen wird und Luft in die Wirbelschicht gelangt, kann die Luft nach dem Durchgang durch den Zyklonabscheider dem Kessel zugeführt werden, Ss massen Vorkehrungen getroffen werden, um sich zu vergewissern, daß das Kohle/Luft-Gemisch die Kohle in einer geringeren Menge enthielt als die der unteren Explosionsgrenze für derartige Kohle/Luft-Gemische entsprechende. In diesem Falle entspricht der Wasserdampf einem Verdünnungsmittel, nicht wie bei dem Wasser in der Kohle, das Wasserdampf als ein Verdünnungsmittel erzeugt, aber sehr be- . deutsam ist die Absorption eines bestimmten Teiles der Verbrennungswärme . der Kohle unter nachteiligem Einfluß auf den Wirkungsgrad. Die zweite Trockeneinrichtung weist eine be-

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kannte Bauart auf und das andere Gas, zum Beispiel Luft oder · Abgas, kann beim Eintreten eine wesentlich höhere Temperatur als die Temperatur aufweisen, die in der Y/irbelschicht erhalten wird.

Dieses Verfahren des Zweistufenbetriebes kann unter Fluidisation bei einer Stufe durch ein anderes Gas und bei der anderen Stufe durch Wasserdampf in dem Kraftwerk anstelle des Systems verwendet werden, bei welchem ein Dampf-Wirbelschicht-Trockner verwendet und der Wasserdampf dazu herangezogen wird, um reinen Dampf für die Niederdruckturbinen zu erzeugen.

Somit kann in dem Kraftwerk Dampf einer Hochdruck- oder Zwischendruckturbine entnommen und der Dampf-Wirbelschicht-Trockeneinrichtung, wie zuvor, zugeführt werden. Der erzeugte schmutzige Dampf kann einer Trockeneinrichtung zugeführt werden, die mit Luft im Fließbettzustand gehalten wird, und nach dem erfolgten Hindurchtreten durch Zyklonabscheider zum Zwecke der Beseitigung des größten Teiles der mitgerissenen Kohle gelangt die feuchte Luft in den Kessel zur Unterstützung der Verbrennung. Die Kohle gelangt von dem Vorratsbehälter 'zünder Luft-Wirbelschicht-Trockeneinrichtung, in der etwa die Hälfte des Feuchtigkeitsgehaltes entfernt wird. Im Anschluß daran wird die "halb"-trockene Kohle der zweiten Wirbelschicht zugeführt, die mit Hilfe des Wasserdampfes in den M-ießbettzustand überführt wird, und die Trocknung in der Weise ausgeführt, bis der gewünschte endgültige Feuchtigkeitsgehalt erreicht ist,

Alternativ wird die Kohle in dem Dampfwirbelschichttrockner teilweise getrocknet und dann endgültig in dem Gaswirbelschichttrockner getrocknet. Auch besteht eine weitere Möglich-

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keit darin, daß die bei-den Trockeneinrichtungen, in einem Kreuzstrom derart betrieben werden können, daß jede Trockenanlage unabhängig voneinander mit Kohle beschickt und die getrocknete Kohle aus jeder Trockenanlage entfernt wird. Statt der Kohle kann jedes stückige Material, das getrocknet werden muß, in den Trockeneinrichtungen eingesetzt werden.

Somit ist es möglich, über zwei Betriebsstufen zu verfugen, die bei demselben Druck arbeiten, was nicht möglich ist,.wenn reiner Dampf als Wirbelmedium verwendet wird, wobei die !Notwendigkeit besteht, daß jede Betriebsstufe bei einem unterschiedlichen Druck arbeitet, wie weiter oben beschrieben wurde.

Der in der Trockeneinrichtung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugte schmutzige Dampf eignet sich selbst ebenfalls für eine mechanische Dampfrekompression. Der schmutzige Dampf tritt dabei vorzugsweise zunächst durch ein Zyklonsystem hindurch, um die Feststoffe zu entfernen, die vorzugsweise dem Wirbelbett zurückgeführt werden. Der Dampf aus dem Zyklonabscheider wird dann einem Dampferzeuger zugeleitet, in dem reiner Dampf durch Erwärmen des Kondensates aus den Trocknerröhren erzeugt wird. Der reine Dampf wird gesättigt werden, kann aber vor der Rekompression überhitzt werden, um einen komprimierten, gesättigten Dampf in einer geeigneten Anlage, wie etwa in einem Kreiselkompressor,, mit einem hinreichend hohen Druck für eine angemessene Wärmeübertragungsgeschwindigkeit in der Trockenanlage zwischen etwa 20 und 2000 p.s.i.a., vorzugsweise zwischen 50 und 500 p.s.i.a., zu erzeugen. Der komprimierte Dampf kann nach der Abführung der Überhitzungswärme, zum Beispiel durch.Zerstäubung des Kondensates, durch die Trocknerröhren desselben

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Pließbettes hindurchtreten, um ein weiteres Trocknen der Rohkohle zu bewirken.

Die Benutzung der mechanischen Dampfrekompression, bei der das Kondensat aus den Trocknerröhren zwischenüberhitzt und komprimiert und wiederverwendet wird, kann unter praktischen Einsatzbedingungen zu.derselben Leistungsfähigkeit beitragen, wie eine zwei- oder dreistufige Mehrfachtrockenanlage gemäß der weiter oben geführten Diskussion.

Des weiteren kann der Trägerdampf, wie weiter oben ausgeführt wurde, dem Verdichter bei einem geringen Druck, wie etwa unter 10 p.s.i.a., beispielsweise'bei 5 p.s.i.a., über dem Wirbelschicht druck entnommen werden, der vorzugsweise fast dem'Luftdruck entspricht, und einem Verteiler am Boden der Trockenanlage zugeleitet werden. Alternativ kann ein gesondertes Gebläse benutzt werden, um den Produktdampf dem Fließbett als Trägerdampf zurückzuführen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. ν

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig. 1: ein schematisches Plußdiagramm unter Veranschaulichung eines im Parallelstrom geführten Mehrstufenverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Pig, 2: ein schematisches Plußdiagromm unter Veranschaulichung eines im Gegenstrom geführten Mehrstufen-

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Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 5 ein schematisch.es Fluß diagramm unter Veranschaulichung eines im Kreuzstrom geführten Mehrstufenverfahr ens gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 handelt es sich um einen im Parallelstrom geführten dreistufigen Trockner gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung besteht aus drei Trockeneinrichtungen 50; 52; 54 in Reihe hintereinander. Die Kohle wird von einem Beschickungstrichter oder von einem anderen Vorratsbunker 56 längs der schematischen gestrichelten Linie 58 jeder Trockenanlage der Reihe nach zugeführt, beginnend mit der Trockeneinrichtung 50« Dampf wird den Heizrohren der Trockeneinrichtung 50 unter hohem Druck und bei einer hohen Temperatur zugeleitet. Der Dampf überträgt in der Trockeneinrichtung 50 der Kohle Wärme und veranlaßt auf diese Weise, daß die Feuchtigkeit aus der Kohle in Form eines schmutzigen Dampfes ausgetrieben wird. Der Dampf aus den Trocknerröhren wird in ein Kondensat umgewandelt, welches nachfolgend zur weiteren Verwendung aufgearbeitet wird. Der schmutzige Dampf wird einem Zyklonabscheider 60 zugeleitet und anschließend den Trocknerröhren der Trockeneinrichtung 52. Alternativ kann der Dampf aus dem Zyklonabscheider 60 einem Dampferzeuger für die Erzeugung von reinem Dampf zugeführt werden, der dann den Trocknerröhren der Trockeneinrichtung 52 zugeleitet wird. Die Trockeneinrichtung 52 arbeitet bei einem Zwischendruck und bei einer Zwischentemperatur. Wie bei der Trockeneinrichtung 50 wird der Dampf aus den Trocknerröhren in ein Kondensat umgewandelt und der schmutzige Dampf aus der Kohle ausgetrieben. ·

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Der schmutzige Dampf aus der Trockeneinrichtung 52 wird einem Zyklonabscheider 62 zugeleitet und anschließend den Trocknerröhren der Trockenanlage 54 oder über einen Dampferzeuger zur Erzeugung von reinem Dampf, wobei dann danach der reine Dampf den Trocknerröhren der Trockeneinrichtung 54 zugeleitet wird.

Die Trockeneinrichtung 54 wird bei einem niedrigen Druck und bei einer niedrigen Temperatur betrieben. Des weiteren wird der schmutzige Dampf einem Zyklonabscheider 64 zugeführt und in der Trockenanlage 54 aus der Kohle ausgetrieben. Dieser schmutzige Dampf wird zur Betriebserwärmung oder Dampferzeugung verwendet oder einem Verflüssiger zugeleitet. Die getrocknete Kohle wird aus der Trockenanlage 54 in einem relativ guten Zustand ausgetragen.

In Pig. 2 haben wir es mit einem im Gegenstrom geführten dreistufigen Trockner gemäß der vorliegenden Erfindung zu tun. Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 arbeitet fast in derselben Art und Weise wie die Vorrichtung nach Pig. 1, ausgenommen, daß die Kohle zunächst der Trockeneinrichtung 54 bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur zugeleitet wird. Im Anschluß daran erfolgt der Eintritt der Kohle in die als Zwischentrockner arbeitende Trockeneinrichtung 52 und schließlich gelangt die Kohle in die Trockeneinrichtung 50, die unter hohem Druck steht.und bei hoher Temperatur arbeitet. In diesem Falle wird die Kohle in einem relativ heißen Zustand ausgetragen.

In Pig. 3 handelt es sich um einen im Kreuzstrom geführten dreistufigen Trockner gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Trockeneinrichtung arbeitet in einer ähnlichen Art und Weise

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wie die Trockenanlage in den Pig· 1 und 2, ausgenommen, daß sich die trockene Kohle aus jeder der drei Trockenanlagen auf einer unterschiedlichen Temperatur befindet, da die Kohle unabhängig voneinander jeder Trockeneinrichtung zugeführt und aus jeder Trockeneinrichtung ausgetragen wird. Die heiße * trockene Kohle wird aus der Trockeneinrichtung 50, die auf einer Zwischentemperatur befindliche, "trockene Kohle aus der Trockeneinrichtung 52 und die kalte, trockene Kohle aus der Trockeneinrichtung 54 erhalten. . . .

In Pig. 4 der beiliegenden Zeichnung handelt es sich als Beispiel um ein schematisches Flußdiagramm unter Veranschaulichung eines im Kreuzstrom geführten Trockenverfahrens für Kohle, bei welchem eine Wirbelschicht durch Dampf und die andere Wirbelschicht durch ein heißes Gas in den ΐ/irbelbettzustand übergeführt wird. Das in Pig. 4 wiedergegebene Verfahren kann auch an die im Parallelstrom und im Gegenstrom geführten Systeme angepaßt werden.

In Pig» 4 ist eine erste Wirbelschicht-Trockeneinrichtung 61 sowie eine zweite Wirbelschicht-Trockeneinrichtung 62 wiedergegeben, Stückkohle wird aus einem Vorratsbunker 65 der T_rokkeneinrichtung 61 und aus einem Vorratsbunker 66 der Trockeneinrichtung 63 zugeführt. Das Gas wird über eine Leitung 68 durch einen Vorwärmer 70, in dem es auf eine geeignete Temperatur erwärmt wird, die auf diesem Gebiet der Technik bekannt ist, einer Trockenkammer 72 am unteren Teil der Trockeneinrichtung 61 zugeführt und von dort dann weiter dem Wirbelbett der Trockeneinrichtung 61.

Der aus der Trockeneinrichtung 63 erhaltene schmutzige Dampf

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wird als solcher über eine Zuleitung 74 den Trockenröhren der Trockeneinrichtung 61 zugeführt. Der Dampf in den Trockenröhren 76 erwärmt das Material in dem Fließbett indirekt auf eine Temperatur von etwa 50 C oder 60 ⁰C und kondensiert selbst, wobei das Kondensat die Trockenröhren 76 bei einer Temperatur von etwa 100 ⁰C verläßt. Das schmutzige Kondensat kann in typischer Weise über eine Leitung 77 einem Filter (nicht dargestellt) zugeleitet werden, um vorhandenes, stückiges Material zu entfernen, und anschließend gemäß der Beschreibung weiter oben Verwendung finden.

Die Erwärmung der Wirbelschicht in der Trockeneinrichtung veranlaßt, daß der Dampf in das heiße Gas übergeht, welches die Trockeneinrichtung 61 als mit Dampf gesättigt bei der Fließbett-Temperatur verläßt. Das gesättigte Gas wird dann einem Zyklonabscheider 78 zugeleitet, von wo aus die entfernten Feststoffe dem Wirbelbett der Trockeneinrichtung 61 zurückgeführt werden. Das Gas tritt durch ein Filter hindurch, wobei es sich um ein Schlauchfilter oder einen Elektroabscheider 80 handelt. Das Gas aus dem Filter kann, wenn es sich um Luft handelt, über eine Leitung 82 einer Kesselfeuerung zugeleitet werden.

Die trockene Kohle wird der Trockeneinrichtung 61 über eine Leitung 84 entnommen.

Bei dem Trockner 63 wird gesättigter Dampf beispielsweise von einem Kessel oder von einer Turbine den Trockenröhren 86 über eine Zuleitung 87 zugeführt. Der Dampf in den Trockenröhren 86 erwärmt das Material in der Wirbelschicht indirekt auf eine Temperatur von etwa .110 C und kondensiert selbst dabei.

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Das Kondensat aus den Trockenröhren 86 wird über eine leitung 88 einem Kessel zugeführt. Das Wirbelmedium in der Trockeneinrichtung 63 ist Dampf, der aus dem Fließbett als schmutziger Dampf relativ verunreinigt durch Luft oder andere Gase abgegeben wird. Der schmutzige Dampf wird einem Zyklonabscheider 90 zugeleitet, in dem die aus einzelnen Stücken bestehenden Substanzen entfernt und der Trockeneinrichtung 63 zurückgeführt werden. Der Dampf aus dem Zyklonabscheider 90 wird teilweise über die Zuleitung 74 der Trockeneinrichtung 61 zugeführt, wie v^eiter oben ausgeführt wurde, und' teilweise über eine Leitung 92 über eine Pumpe 94 in eine Trockenkammer 96 im unteren Teil der Trockeneinrichtung 63 geleitet.

Der der Trockenkammer 96 zugeführte Dampf gelangt in die Wirbelschicht und dient als Trägerdampf gemäß der weiter oben angeführten Beschreibung.

Die trockene Kohle wird der Trockenanlage 63 über eine Leitung 98 entnommen.

Bei dem in Fig. 4 wiedergegebenen System arbeiten beide Systeme im wesentlichen bei demselben Druck.

Das Mehrstufen-Trocknungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung findet eine besondere Anwendung bei der Kohlehydrierung, wobei es wichtig ist, über eine wirtschaftliche Trokkenmethode zu verfügen. '

Bs wird davon ausgegangen, daß Modifikationen und Änderungen, wie sie für diejenigen, die auf dem Gebiet der Trocknung von stückigen Materialien versiert sind, nicht unbekannt sein

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dürften, innerhalb des Geltungs- und Anwendungsbereiches der vorliegenden Erfindung erlaubt sind. Zum Beispiel können die mehrstufigen Trocknungssysteme und die mechanischen Dampfrekompressionssysteme sowie das zweistufige System mit einer Trockeneinrichtung, dem nicht kondensierbares Gas zugeleitet wird, gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem elektrischen Energieerzeugungssystem verwendet werden.

Claims

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Erfindungsanspruch ·

1. Mehrstufenverfahren zum Trocknen eines festen Materials mit einem Gehalt an verdampfbaren Stoffen, gekennzeichnet durch wenigstens erste und zweite Wirbelschichten aus dem festen Material, wobei wenigstens in der ersten Wirbelschicht das Wirbelinedium dem verdampfbaren Stoff in Dampfform entspricht und die Wirbelschichten indirekt derart erwärmt werden, daß der verdampfbare Stoff aus dem festen Material entfernt wird, wobei der aus dem festen Material· in der ersten Wirbelschicht entfernte verdampfbare Stoff dazu verwendet wird, die indirekte Erwärmung der zweiten Wirbelschicht zu bewirken. ' ·
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei jeder Wirbelschicht das Wirbelmedium dem verdampfbaren Stoff in Dampfform entspricht, wobei das erste Wirbelbett einen höheren Druck aufweist als das zweite Fließbett und der in ^eder, unter höherem Druck stehenden Wirbelschicht erzeugte Dampf dazu verwendet wird, die indirekte Erwärmung der nächsten, unter einem niedrigeren Druck stehenden Wirbelschicht vorzunehmen.
3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das feste Material einer Vorrichtung zugeführt wird, von wo aus die Einführung des festen Materials in die erste Wirbelschicht erfolgt, wobei das feste Material dabei unter Druck gesetzt wird, der dem Druck des ersten Fließbettes entspricht, hierbei wird das unter Druck stehende feste Material der ersten Wirbelschicht zugeführt, in der es teilweise getrocknet wird, das teilweise getrocknete,

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feste Material wird anschließend aufeinanderfolgend einem unter einem geringeren Druck stehenden Wirbelbett oder mehreren unter einem geringeren Druck stehenden Wirbelschichten zugeleitet und das getrocknete feste Material wird aus dem letzten Wirbelbett ausgetragen, dabei dient der in jeder, unter einem höheren Druck stehenden Wirbelschicht erzeugte Dampf dazu die indirekte Erwärmung der nächsten, unter einem geringeren Druck stehenden Wirbelschicht zu bewirken. . .

Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das feste Material aufeinanderfolgend einer Reihe von Wirbelschichten mit einem sukzessiv höheren Druck zugeleitet wird, wobei das teilweise getrocknete feste Material von jeder unter einem geringeren Druck stehenden Wirbelschicht zu der nächsten, unter einem höheren Druck stehenden -Wirbelschicht gelangt, wobei das getrocknete feste Material aus dem ersten Wirbelbett entfernt wird, während der verdampfbare Stoff, der in jedem unter einem höheren Druck stehenden fließbett erzeugt wird dazu dient, die indirekte Erwärmung der nächsten unter einem geringeren Druck stehenden Wirbelschicht zu bewirken.

Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das. feste Material in einer einzelnen Wirbelschicht getrocknet wird, verschiedene Beschickungsströme des festen Materials für jedes Fließbett vorhanden sind und das feste Material in einem Zustand in Abhängigkeit von der jeweiligen Wirbelschicht erhalten wird, in der die Trocknung' erfolgt, wobei der in jeder, unter einem höheren Druck stehenden Wirbelschicht erzeugte Dampf dazu dient, die indirekte Erwär-

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Eiung der nächsten, unter einem geringeren Druck stehenden Wirbelschicht zu bewirken.
6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Wirbelmedium in der ersten Wirbelschicht dem-verdampfbaren Stoff in Dampfform entspricht und das Wirbelmedium in der zweiten Wirbelschicht ein anderes Gas ist, wobei der in dem ersten Fließbett erzeugte Dampf dazu dient, die indirekte Erwärmung des festen Materials in dem zweiten Wirbelbett derart zu bewirken, daß der aus dem zweiten Fließbett entfernte Dampf in der Form des anderen Gases vorliegt, gesättigt mit' dem verdampfbaren Stoff.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß der aus einem Fließbett entfernte verdampfbare Stoff direkt als gesättigter Dampf einem weiteren Wirbelbett zugeleitet wird, um indirekt Wärme dem weiteren Wirbelbett zu übertragen und dann zu. kondensieren.
8. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der verdampfbare Stoff, der aus einem Fließbett entfernt wurde, einem Dampferzeuger zugeleitet wird, durch den reiner, gesättigter Dampf erhalten wird, der direkt einem weiteren Wirbelbett zugeleitet wird, um einem weiteren Fließbett indirekt Wärme zu übertragen und dann zu kondensieren. ' .

9«.Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem verdampfbaren Stoff um Wasser handelt.

Berlin, den 4. 9. 1979 AP F .26 B/210 939 GZ 54 877 28
2.1 O 93

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10. Verfahren nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß das feste Material Braunkohle ist,
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß das feste Material in Stückform vorhanden ist und das Wirbelbett unter Fehlen irgendeines anderen festen Materials bildet.
12. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß das feste Material in Klumpenform vorhanden ist und die Wirbelschichten ein anderes, stückiges Material enthalten, welches das.Wirbelmedium bildet.
13. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 12, gekennzeichnet durch die Einrichtung einer Wirbelschicht mit dem festen Material, wobei das Wirbelmedium dem verdampfbaren Stoff in Dampfform entspricht und das fließbett indirekt durch die verdainpfbaren Stoffe in der Form eines gesättigten Dampfes derart erwärmt wird, daß der verdampfbare' Stoff aus dem festen Material entfernt wird, wobei der entfernte, verdampfbare Stoff anschließend einem Dampferzeuger zugeleitet wird, in dem dieser Stoff dazu dient, reinen, gesättigten Dampf durch Erwärmen des Kondensates der indirekten Erwärmung der Fließschicht zu erzeugen.

t4.- Verfahren nach Punkt 13» gekennzeichnet dadurch, daß der reine, gesättigte Dampf komprimiert wird, um einen überhitzten Dampf zu bilden, und anschließend die Überhitzung sw arme abgeführt wird, um 'den Dampf gesättigt zu machen.

Berlin, den 4. 9. 1979

GZ 54 877 28

AP F 26 B/210 939

210 93

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15» Verfahren nach Punkt 14» gekennzeichnet dadurch, daß vor dem Komprimieren der reine Dampf erwähnt wird, um den Ge- halt an flüssigem Wasser in dem Dampf zu verringern,
16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Punkten 1 bis 15> gekennzeichnet durch wenigstens erste und zweite Fließbettgehäuse, durch Vorrichtungen zum Zuführen des festen Materials mit dem Gehalt an verdampfbaren Stoffen zu Jedem Gehäuse zur Bildung der Wirbelschicht, durch Vorrichtungen zum Entfernen des festen Materials mit einem reduzierten Gehalt an verdampfbaren Stoffen aus jedem Gehäuse, durch Vorrichtungen zum Entfernen des verdampfbaren Stoffes, der aus dem festen Material ausgetrieben wurde, aus dem Gehäuse und durch Vorrichtungen zum indirekten Erwärmen jedes Fließbettes, zu diesem Zweck sind Vorrichtungen vorgesehen, um die Möglichkeit zu bieten, daß der aus dem ersten !Fließbett ausgetriebene verdampfbare Stoff Wärme überträgt, um die Heizelemente der zweiten Wirbelschicht indirekt zu betreiben.

Hierzu 4 Bl. Zeichnung