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Dokumentenidentifikation DE4020994A1 09.01.1992
Titel Verfahren zum Trocknen von Brennstoffen, insbesondere von Rohbraunkohle
Anmelder Saarbergwerke AG, 6600 Saarbrücken, DE
Erfinder Spliethoff, Heinz, Prof. Dr.-Ing., 6605 Friedrichsthal, DE
DE-Anmeldedatum 03.07.1990
DE-Aktenzeichen 4020994
Offenlegungstag 09.01.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.01.1992
IPC-Hauptklasse F26B 3/08
Zusammenfassung Bei einem Verfahren zum Trocknen von Brennstoffen, insbesondere von Rohbraunkohle, wobei die getrockneten Brennstoffe zumindest teilweise in einem Kraftwerksprozeß zur Erzeugung von Energie und/oder Heiz- und Prozeßwärme verfeuert werden, wird vorgeschlagen, daß mindestens zwei dampfbeheizte Trockner zur Anwendung kommen, von denen der erste mit Niedrigtemperaturdampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerksprozesses und/oder einem Teil des Brüdenstromes des zweiten Trockners und der zweite mit einem Teil des Brüdenstromes des ersten Trockners beheizt wird, wobei die Brüdenströme vor ihrer Verwendung als Heizmedium adiabatisch verdichtet werden.

Beschreibung[de]

Verfahren zum Trocknen von Brennstoffen, insbesondere von Rohbraunkohle, wobei die getrockneten Brennstoffe zumindest teilweise in einen Kraftwerksprozeß zur Erzeugung von Energie und/oder Heiz- und Prozeßwärme verfeuert werden.

In Kraftwerken, in denen fossile Brennstoffe mit hohem Wassergehalt, beispielsweise Rohbraunkohle mit einem Wassergehalt von 50% und mehr, zum Einsatz kommen, muß ein erheblicher Teil, nämlich bis zu 25% des eingesetzten Brennstoffes für die Verdampfung des Wassers verwendet werden, welches dann als Wasserdampf zusammen mit dem Rauchgas das Kraftwerk verläßt. Verfahrensbedingt wird dabei die für die Verdampfung benötigte Wärme in nachteiliger Weise auf unnötig hohem Temperaturniveau zur Verfügung gestellt.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades derartiger Kraftwerke ist daher beispielsweise in der DE-PS 29 01 723 bereits vorgeschlagen worden, den einzusetzenden Brennstoff vor seiner Verbrennung in einem Wirbelbetttrockner zu trocknen. Dabei erfolgt die Beheizung des Wirbelbettes durch einen Teil des anfallenden Brüdenstromes, welcher von Feststoffen befreit, zur Temperaturerhöhung adiabatisch komprimiert und anschließend in einem innerhalb des Wirbelbettes angeordneten Wärmetauscher erneut kondensiert wird. Diese Verfahrensweise erweist sich als energetisch günstig, da die Verdampfungswärme des Brüdenstromes im System genutzt werden kann und nicht als Abwärme verlorengeht. Als Trägermedium für das Wirbelbett wird bei dem bekannten Verfahren ein weiterer Teil des im Trockner anfallenden Brüdenstromes verwendet.

Nachteilig an dem bekannten Verfahren mit der Verwendung des eigenen Brüdenstromes als Heiz- und Wirbelmedium ist die nicht vorhandene Regelbarkeit, beispielsweise in Abhängigkeit von Lastschwankungen im Kraftwerksprozeß mit sich veränderndem Brennstoffbedarf oder von Veränderungen des Wasser-Feststoff-Verhältnisses des zu trocknenden Einsatzgutes. Es kann praktisch nur Konstantlast gefahren werden. Bereits geringe Abweichungen können zu nicht beherrschbaren Störungen führen.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art auf eine dem Kraftwerksprozeß entsprechende Regelbarkeit weiterzuentwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei dampfbeheizte Trockner zur Anwendung kommen, von denen der erste mit Niedrigtemperaturdampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerksprozesses und/oder einem Teil des Brüdenstromes des zweites Trockners und der zweite mit einem Teil des Brüdenstromes des ersten Trockners beheizt wird, wobei die Brüdenströme vor ihrer Verwendung als Heizmedium adiabatisch verdichtet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität, d. h. Regelbarkeit, beim Trocknen von Brennstoffen, insbesondere von Rohbraunkohle, aus und ist somit besonders gut für die Anwendung in Kraftwerksprozessen geeignet. Die hohe Regelbarkeit ergibt sich im wesentlichen dadurch, daß jeder der eingesetzten Trockner nicht mit selbst erzeugtem Heizdampf, sondern mit einem außerhalb des jeweiligen Trockners erzeugten Heizdampf versorgt wird, wobei die Versorgung des ersten Trockners sehr eng an den eigentlichen Kraftwerksprozeß gekoppelt ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Schaltung der Trockner in bezug auf die Heizdampf- bzw. Brüdenführung brauchen dabei nicht alle Trockner, sondern nur der erste, mit Dampf aus dem Kraftwerksprozeß versorgt werden. Zweckmäßigerweise werden die eingesetzten Trockner daher so ausgelegt, daß der dem Kraftwerksprozeß mit seiner Aufgabenstellung und seinen Anbindungen zugeordnete erste Trockner ein Leistungs- bzw. Stromerzeugungsprogramm des Kraftwerkes betreibt, während der zweite Trockner praktisch im Nachlaufbetrieb getrockneten Brennstoff auf Vorrat, beispielsweise zur Versorgung eines weiteren Kraftwerkes, erzeugt.

Im Grunde kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jeder bekannte dampfbeheizte Trocknertyp zur Anwendung kommen. Unter anderem aufgrund der guten Wärmeübergänge im Wirbelbett bietet sich jedoch zumindest für den nachgeschalteten zweiten Trockner die Verwendung eines Wirbelbetttrockners an, wobei dann ein Teil des Brüdenstromes des ersten Trockners zusätzlich als Wirbelmedium für das Wirbelbett des zweiten Trockners abgezogen wird.

Falls auch der erste Trockner ein Wirbelbetttrockner ist, erfolgt dessen Versorgung mit Wirbelmedium in der Anfahrphase zunächst aus dem Dampfkreislauf des Kraftwerksprozesses.

Im späteren Betrieb wird dann ein Teil des im zweiten Trockner anfallenden Brüdenstromes als Wirbelmedium im ersten Trockner genutzt. Da bei dieser Verfahrensvariante der beim Anfahren des ersten Trockners als Wirbelmedium benötigte Dampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes verlorengeht, muß in jedem Einzelfall geprüft werden, ob bereits als Starttrockner ein Wirbelbetttrockner einzusetzen ist oder nicht.

Eine weitere Wirkungsgradverbesserung läßt sich dadurch erreichen, daß die bei plötzlich erforderlich werdenden Leistungssenkungen im Trocknersystem anfallenden überschüssigen Brüdenstrommengen in einem Wasserdampfspeicher gespeichert und dann bei Bedarf den Trocknern als Heizmedium und/oder Trägermedium für das Wirbelbett erneut zur Verfügung gestellt werden.

Es liegt auf der Hand, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Anwendung von zwei Trocknern beschränkt ist.

Entsprechend dem jeweiligen Leistungsbedarf kann im Grunde eine beliebige Zahl von Trocknern eingesetzt werden. Dabei ist die geforderte hohe Regelbarkeit dann gegeben, wenn jeder weitere Trockner unter Verwendung eines Teiles des Brüdenstromes von mindestens einem der vorgeschalteten Trockner beheizt wird und ein Teil des Brüdenstromes jedes weiteren Trockners zur Beheizung von mindestens einem vorgeschalteten Trockner dient.

Beim Einsatz mehrerer Wirbelbetttrockner wird darüber hinaus im Hinblick auf die Verfügungstellung der Wirbelmedien vorgeschlagen, daß als Wirbelmedium für das Wirbelbett jedes weiteren Trockners zumindest ein Teil des Brüdenstromes von mindestens einem vorgeschalteten Trockner verwendet wird bzw. daß zumindest ein Teil des Brüdenstromes jedes weiteren Trockners als Trägermedium für das Wirbelbett von mindestens einem vorgeschalteten Trockner verwendet wird.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß jeder der eingesetzten Trockner praktisch von außen beheizt wird, d. h. daß die beim Stand der Technik vorgeschlagene Eigenversorgung der Trockner, die lediglich einen stationären Betrieb zuläßt, ersetzt wird durch eine beeinflußbare, d. h. regelbare, Außenversorgung.

Nach der Erfindung ist es darüber hinaus ohne weiteres möglich, in den verschiedenen Trocknern unterschiedliche Feststoffe zu trocknen, also beispielsweise im ersten Trockner Rohbraunkohle für einen Kraftwerksprozeß und im zweiten Trockner Klärschlamm beispielsweise aus einer kommunalen Abwasserreinigungsanlage.

Weitere Erläuterungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.

Die Figur zeigt ein aus zwei Wirbelbetttrocknern 1 und 2 bestehendes Trocknersystem für Rohbraunkohle, die den Trocknern über Leitungen 3 und 4 im naßen Zustand zugeführt und als Trockengut über Leitungen 5 und 6 aus dem Trocknersystem abgezogen wird. Die getrocknete Braunkohle wird ganz oder teilweise in einem Kraftwerksprozeß zur Erzeugung elektrischer Energie und/oder Heiz- und Prozeßwärme verfeuert.

Beim Anfahren bzw. Aufladen des Trocknersystems wird in einer Turbine 7 entspannter Niedrigtemperaturdampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes über eine Leitung 8 entnommen, in den im Trockner 1 vorgesehenen Wärmetauscherflächen 9 kondensiert und dann über eine Leitung 10 erneut in den Wasser-Dampf-Kreislauf zurückgeführt. Darüber hinaus wird während dieser Betriebsphase Niedrigtemperaturdampf aus der Leitung 8 als Trägermedium für das Wirbelbett im Trockner 1 über eine Leitung 11, eine Rückschlagklappe 12 und eine Leitung 13 in diesen eingespeist.

Der mit zunehmender Aufheizung im Trockner 1 anfallende Brüdenstrom wird über eine Leitung 14 abgezogen, in einem Zyklon oder Elektrofilter 15 einer Staubabscheidung unterzogen und über eine Leitung 16 einem Dampfsammler 17 zugeführt. Ein Teil der im Dampfsammler 17 anfallenden Brüden wird in einem Brüdenverdichter 18 adiabatisch verdichtet und dann über eine Leitung 19 als Heizmedium in den Wärmetauscher 20 des zweiten Trocknern 2 eingespeist. Dieser Brüdenstrom, der im Zuge des indirekten Wärmetausches mit dem zu trocknenden Gut kondensiert, wird über eine Leitung 21 abgezogen und hier einer nicht weiter dargestellten Aufbereitung bzw. Verwendung zugeführt.

Ein weiterer Teil des im Dampfsammler 17 anfallenden Brüdenstromes wird über eine Leitung 22 und ein Fördergebläse 23 als Wirbelmedium für das Wirbelbett in den unteren Bereich des Trockners 2 eingeleitet.

Der im Trockner 2 anfallende Brüdenstrom wird über eine Leitung 24 abgezogen, in einem weiteren Zyklon oder Elektrofilter 25 ebenfalls entstaubt und dann über eine Leitung 26 in einen zusätzlichen Dampfsammler 27 eingeleitet. Ein Teil der im Dampfsammler 27 anfallenden Brüden wird nunmehr in einem Brüdenkompressor 28 adiabatisch verdichtet, über eine Leitung 29 dem ersten Trockner 1 als Heizmedium zugeführt und dort in einem Wärmetauscher 30 kondensiert. Das anfallende Kondensat wird über eine Leitung 31 aus dem Trocknersystem zur weiteren Verwendung abgezogen. Ein weiterer Teil der im Dampfsammler 27 anfallenden Brüden wird über eine Leitung 32, ein Fördergebläse 33 und die Leitung 13 als Wirbelmedium in den unteren Bereich des Trockners 1 eingespeist.

Unter der Voraussetzung, daß den Trocknern 2 und 3 gleiche Leistungsdaten und gleiche Einsatzstoffe zugrundeliegen, stellt sich im stationären Zustand des Systems ein Gleichgewicht derart ein, daß auf die Zufuhr von Fremddampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes über die Leitung 8 verzichtet werden kann. Der in einem Trockner anfallende Brüdenstrom reicht zur Deckung des Bedarfes des jeweils anderen an Heiz- und Wirbelmedium aus.

Kurzfristig erforderlich werdende Leistungssteigerungen im Leistungsregelbereich mit unterschiedlichen Regelgeschwindigkeiten des Brennstoffstromes, z. B. durch Störung der Trocknung durch steigenden Wassergehalt im Naßbrennstoff, lassen sich bei dem vorgeschlagenen Verfahren auf einfache Weise durch erneute Zufuhr von Dampf aus der Leitung 8 in den Wärmetauscher 9 des Trockners 1 und/oder durch zur Verfügungstellung von Dampf aus einem Dampfspeicher 34 kompensieren.

Bei plötzlicher Leistungsminderung, z. B. durch sinkende Wassergehalte im Naßbrennstoff, werden überschüssige Brüdenmengen, die in einem der Trockner oder auch in beiden anfallen, über Leitungen 35 und 36 (Trockner 1) bzw. über eine Leitung 37 (Trockner 2) dem Dampfspeicher 34 zugeführt. Bei Bedarf können die gespeicherten Brüden über eine Leitung 38 aus dem Speicher erneut abgezogen und zur weiteren Verwendung in die Dampfsammler 17 und/oder 27 eingeleitet werden.

In der Regel erfolgt die Beheizung des Trockners 1 mit Niedrigtemperaturdampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes in einem separaten Wärmetauscher 9, da auf diese Weise das anfallende saubere Kondensat unmittelbar in den Kraftwerkskreislauf zurückgeführt werden kann. Zur Verringerung des apparativen Aufwandes ist es jedoch auch möglich, für den Niedrigtemperaturdampf keinen eigenen Wärmetauscher 9 vorzusehen, sondern diesen über eine Rückschlagklappe 39 und die gestrichelt gezeichnete Leitung 40 unmittelbar in den Wärmetauscher 30 einzuspeisen. Bei dieser Verfahrensweise ist dann aber nicht zu vermeiden, daß bei gleichzeitiger Verwendung von Brüden aus Leitung 29 und Niedrigtemperaturdampf aus Leitung 8 als Heizmedium das im Wärmetauscher 30 anfallende Kondensat nicht in den Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes zurückgeführt werden kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Trocknen von Brennstoffen, insbesondere von Rohbraunkohle, wobei die getrockneten Brennstoffe zumindest teilweise in einem Kraftwerksprozeß zur Erzeugung von Energie und/oder Heiz- und Prozeßwärme verfeuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei dampfbeheizte Trockner zur Anwendung kommen, von denen der erste mit Niedrigtemperaturdampf aus dem Wasser- Dampf-Kreislauf des Kraftwerksprozesses und/oder einem Teil des Brüdenstromes des zweiten Trockners und der zweite mit einem Teil des Brüdenstromes des ersten Trockners beheizt wird, wobei die Brüdenströme vor ihrer Verwendung als Heizmedium adiabatisch verdichtet werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Trockner als Wirbelbetttrockner ausgebildet ist und daß als Trägermedium für das Wirbelbett ein Teil des Brüdenstromes des ersten Trockners verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Trockner als Wirbelbetttrockner ausgebildet ist und daß als Trägermedium für das Wirbelbett ein Teil des Brüdenstromes des zweiten Trockners und/oder Niedrigtemperaturdampf aus dem Wasser-Dampf- Kreislauf des Kraftwerksprozesses verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der in den Trocknern anfallenden überschüssigen Brüdenstrommengen in einem Wasserdampfspeicher gespeichert und bei Bedarf den Trocknern als Heizmedium und/oder Trägermedium für die Wirbelschicht erneut zur Verfügung gestellt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mehr als zwei Trockner zur Anwendung kommen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder weitere Trockner unter Verwendung eines Teiles des Brüdenstromes von mindestens einem der vorgeschalteten Trockner beheizt wird und daß ein Teil des Brüdenstromes jedes weiteren Trockners zur Beheizung von mindestens einem vorgeschalteten Trockner verwendet wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Wirbelbetttrocknern als Wirbelmedium für das Wirbelbett jedes weiteren Trockners zumindest ein Teil des Brüdenstromes von mindestens einem vorgeschalteten Trockner verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Brüdenstromes jedes weiteren Trockners als Trägermedium für das Wirbelbett von mindestens einem vorgeschalteten Trockner verwendet wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den verschiedenen Trocknern unterschiedliche Feststoffe getrocknet werden.






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