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Dokumentenidentifikation DE19914098A1 28.09.2000
Titel Verfahren zur Entwässerung von festen Brennstoffen, insbes. von Rohbraunkohle
Anmelder RWE Energie AG, 45128 Essen, DE
Erfinder Buschsieweke, Frank, Dipl.-Ing., 59439 Holzwickede, DE;
Weber, Wilfried, 50321 Brühl, DE
Vertreter Andrejewski und Kollegen, 45127 Essen
DE-Anmeldedatum 27.03.1999
DE-Aktenzeichen 19914098
Offenlegungstag 28.09.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.09.2000
IPC-Hauptklasse C10F 5/04
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von festen Brennstoffen, insbesondere von Rohbraunkohle, bei dem der Brennstoff auf eine Arbeitstemperatur zwischen 60 und 200°C aufgeheizt und mechanisch entwässert wird. Erfindungsgemäß wird der Brennstoff einer Zentrifuge zugeführt, deren Arbeitsraum unter einem dem Wasserdampfdruck bei Arbeitstemepratur entsprechenden Überdruck steht. Im Brennstoff gebundenes Wasser wird durch Zentrifugieren abgetrennt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von festen Brennstoffen, insbes. von Rohbraunkohle, wobei der Brennstoff auf eine Arbeitstemperatur zwischen 60 und 200°C aufgeheizt und mechanisch entwässert wird.

Rohbraunkohle enthält erhebliche Mengen an Wasser, das in Kapillaren und Poren physikalisch und chemisch gebunden ist. Der Gehalt an gebundenem Wasser kann bis zu 65 Gew.-% betragen. Bei der Verbrennung einer nicht vorgetrockneten oder entwässerten Braunkohle entstehen durch die Verdampfung des im Brennstoff enthaltenen Wassers erhebliche thermodynamische Verluste. Eine beachtliche Wirkungsgradsteigerung und Kostensenkung bei der Stromerzeugung in Braunkohlekraftwerken ist möglich, wenn der Wassergehalt der Rohbraunkohle mit einem effizienten Verfahren reduziert wird.

Bei einem aus WO 96/10064 bekannten Verfahren zur mechanisch-thermischen Entwässerung von Brennstoffen, von dem die Erfindung ausgeht, wird der Brennstoff in eine Filterpresse eingebracht und durch Einleiten von Wasserdampf aufgeheizt. Während der Wasserdampfbeheizung wird der Brennstoff in der Druckkammer der Filterpresse mit einem Druck beaufschlagt, der kleiner ist als der Sattdampfdruck des eingeleiteten Heizdampfes. Wenn eine Arbeitstemperatur erreicht ist, die ausreicht, um die physikalisch/chemische Bindung des Wassers an dem Brennstoff zu lösen, wird der Preßdruck auf Werte oberhalb 20 bar erhöht und das Wasser durch Filtration abgetrennt. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen werden chargenweise betriebene Plattenfilter eingesetzt, oder es wird mit einer im kontinuierlichen Betrieb arbeitenden Durchlauffilterpresse, die nach Art einer Doppelbandpresse ausgebildet ist, gearbeitet.

Insbesondere bei der kontinuierlichen Durchlauffilterpresse ist die Abdichtung des Heizbereiches gegen austretenden Heizdampf problematisch. Ferner ist die Druckfiltration mit dem Nachteil verbunden, daß die Öffnungen der Siebplatten verstopfen und der Filtratmengenstrom im Laufe der Zeit abnimmt. Schließlich ist nachteilig, daß das abgepreßte Wasser erhebliche Mengen an feinteiligem Feststoff enthält und eine verhältnismäßig aufwendige Abwasseraufbereitung erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine mechanisch-thermische Entwässerung von festen Brennstoffen mit großer und gleichbleibender Durchsatzleistung ermöglicht. Insbesondere soll das Verfahren zur Entwässerung von Braunkohle geeignet sein.

Ausgehend von einem Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Brennstoff einer Zentrifuge zugeführt wird, deren Arbeitsraum unter einem dem Wasserdampfdruck bei Arbeitstemperatur entsprechenden Überdruck steht, und daß im Brennstoff gebundenes Wasser durch Zentrifugieren abgetrennt wird.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre liegt es, eine Sieb- oder Filterzentrifuge zur Entwässerung einzusetzen.

Vorzugsweise wird mit einer Vollmantelzentrifuge gearbeitet und das durch Zentrifugieren abgetrennte Wasser als Überlauf aus dem Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge abgezogen.

Die mechanische Entwässerung in einer Vollwandzentrifuge ist ein Dekantiervorgang und beruht auf einer Sedimentation von Feststoffen im Zentrifugalfeld. Vollwandzentrifugen, auch Dekantierzentrifugen genannt, werden im Rahmen der bekannten Maßnahmen zum Trennen von flüssigen, nicht löslichen Phasen, zur Klärung von Suspensionen, zur Eindickung von Schlämmen und zur Stromklassierung von dispergierten Feinkornkollektiven verwendet. Überraschend ist, daß in Kombination mit einer thermischen Behandlung die Sedimentation im Zentrifugalfeld auch zur Entwässerung von Brennstoffen, die wie Rohbraunkohle einen hohen Gehalt an gebundenem Wasser enthalten, wirksam eingesetzt werden kann. Durch die Klärung des wäßrigen Rückstandes in der Vollwandzentrifuge fällt ein Wasser an, das weitgehend feststofffrei ist. Das vereinfacht die Abwasseraufbereitung. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht anfällig gegen Verschmutzungen durch feinteilige Feststoffe.

Der Brennstoff wird der Zentrifuge mit einem stetigen Aufgabestrom zugeführt. Der kontinuierliche Aufgabestrom ermöglicht eine einfache Aufheizung des Brennstoffes, indem Heißwasser und/oder Wasserdampf direkt in den Aufgabestrom eingeleitet wird und der Brennstoff als Brennstoffschlamm der Zentrifuge zugeführt wird. Die Einspeisung des Brennstoffschlammes in den unter Dampfdruck stehenden Arbeitsraum der Zentrifuge ist durch Förderpumpen, z. B. Exzenterschneckenpumpen, leicht realisierbar. Anstelle einer Direktbeheizung des Brennstoffes durch Einleiten von Heißwasser und/oder Dampf oder in Ergänzung einer Direktbeheizung kann der Arbeitsraum der Zentrifuge auch indirekt beheizt werden.

Das aus der Zentrifuge abgezogene Wasser weist eine Temperatur zwischen 60 und 200°C auf. Die Energie des Abwassers kann zur direkten oder indirekten Vorwärmung des Brennstoffes genutzt werden.

In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, daß zur Aufheizung des Brennstoffes und/oder des Arbeitsraumes der Zentrifuge Wasserdampf verwendet wird, der aus einem Turbinen einen Kraftwerks antreibenden Dampfstrom abgezweigt worden ist. In einem Braunkohlekraftwerk mit gekoppeltem Wasserdampfkreislauf wird der für die mechanisch-thermische Entwässerung des Brennstoffes benötigte Wasserdampf vorzugsweise hinter einer Hochdruckturbine und vor einer Zwischenüberhitzung abgezweigt.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre kann die Zentrifuge im Chargenbetrieb arbeiten. Bei einem Chargenbetrieb wird während der Laufzeit einer Charge Aufgabegut kontinuierlich zugeführt und bei der Entwässerung anfallendes Wasser als Überlauf oder Filtrat abgezogen. Im Anschluß an die Chargenlaufzeit wird der Feststoff mit einer Austragseinrichtung entnommen. Als Austragseinrichtung kann beispielsweise eine Schnecke oder eine Schälvorrichtung eingesetzt werden. Unter die erfindungsgemäße Lehre fällt auch eine vollkontinuierliche Betriebsweise. Bei einer vollkontinuierlichen Betriebsweise arbeitet die Zentrifuge mit einem kontinuierlichen Feststoffaustrag und ist zu diesem Zweck mit einer unabhängig angetriebenen Austragschnecke ausgerüstet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt das Anlagenschema zur Entwässerung von festen Brennstoffen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Der zu entwässernde Brennstoff, im Ausführungsbeispiel Rohbraunkohle, wird durch einen Schneckenförderer 1 einer Vollwandzentrifuge 2 zugeführt. Vor der Einspeisung wird die Rohbraunkohle durch Einleiten von Wasserdampf, das über eine Wasserdampfleitung 3 zugeführt wird, auf eine Arbeitstemperatur zwischen 60 und 200°C aufgeheizt. Bei dieser Arbeitstemperatur, die auch im Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge 2 herrscht, wird das im Brennstoff gebundene Wasser durch Zentrifugieren abgetrennt und als Überlauf 4 aus dem Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge 2 abgezogen. Der von gebundenem Wasser befreite und damit weitgehend entwässerte Feststoff 5 wird chargenweise oder durch eine mit Differenzdrehzahl laufende Austragsschnecke 6 kontinuierlich ausgetragen.

Der Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge 2 kann ferner indirekt beheizt werden. Die indirekte Beheizung erfolgt ebenfalls mittels Dampf, der durch die Leitung 3 zugeführt wird. Kondensat 7 wird unterseitig abgeleitet.

Am Überlauf 4 der Vollwandzentrifuge wird Wasser mit einer Temperatur zwischen 60 und 200°C abgezogen. Ein Teilstrom wird über eine Rückführleitung 8 der zu entwässernden Braunkohle zugemischt, die dadurch vorgewärmt wird. Der Wasserdampfstrom zur Aufheizung des Brennstoffes kann aus dem Wasserdampfkreislauf eines Braunkohlekraftwerkes, vorzugsweise hinter eine Turbine, abgezweigt werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Entwässerung von festen Brennstoffen, insbes. von Rohbraunkohle, wobei der Brennstoff auf eine Arbeitstemperatur zwischen 60 und 200°C aufgeheizt und mechanisch entwässert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff einer Zentrifuge zugeführt wird, deren Arbeitsraum unter einem dem Wasserdampfdruck bei Arbeitstemperatur entsprechenden Überdruck steht, und daß im Brennstoff gebundenes Wasser durch Zentrifugieren abgetrennt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Vollwandzentrifuge gearbeitet und das durch das Zentrifugieren abgetrennte Wasser als Überlauf aus dem Arbeitsraum der Vollwandzentrifuge abgezogen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff durch Einleiten von Heißwasser und/oder Wasserdampf direkt beheizt wird und als Brennstoffschlamm in die Zentrifuge eingeleitet wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum der Zentrifuge indirekt beheizt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff direkt oder indirekt mit Heißwasser vorgewärmt wird, das als Überlauf oder Filtrat aus der Zentrifuge abgezogen wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beheizung des Brennstoffes und/oder des Arbeitsraumes der Zentrifuge Wasserdampf verwendet wird, der aus einem Turbinen eines Kraftwerks antreibenden Dampfstrom abgezweigt worden ist.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifuge im Chargenbetrieb arbeitet, wobei während der Laufzeit einer Charge Aufgabegut zugeführt und bei der Entwässerung anfallendes Wasser abgezogen wird und im Anschluß an die Chargenlaufzeit der Feststoff mit einer Austragseinrichtung entnommen wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifuge mit einem kontinuierlichen Feststoffaustrag arbeitet.






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