Einrichtung zur indirekten Beheizung eines Wirbelbetttrockners

Abstract

 Zur optimalen Auslegung einer Dampfwirbelschichttrocknungsanla­ge wird vorgeschlagen, zur Beheizung der Dampfwirbelschicht ein Geradrohrbündel (3) zu verwenden, welches eingangsseitig in der Wand (5) eingewalzt oder geschweißt ist und auf der anderen Seite einen Schwimmkopf aufweist. Das Geradrohrbündel (3) weist mehrere Dampfgänge (4, 4', 4'', 4''') auf, so daß die Geschwindigkeitsverteilung des Dampfes in den einzelnen Rohren des Geradrohbündels vergleichmäßigt wird. Das entsprechende Kondensat wird in den Sammel- und Verteilkammern (6,7) abgeschieden, so daß der Strö­mungswiderstand, insbesondere in den letzten Dampfgängen, nicht größer ist als in den ersten. Es ergibt sich somit eine erheblich unterschiedliche Rohrzahl bei den einzelnen Dampfgängen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur indirekten Behei­zung eines Wirbelbetttrockners durch einen von einem Fluid durchströmten Wärmetauscher, wobei das Wirbelbett in einem zu­mindest an zwei einander gegenüberliegenden Seiten sich vom Anströmboden nach oben erweiternden Gehäuse angeordnet ist. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung liegt bei der Trock­nung von Rohbraunkohle, wo große Durchsetzleistungen erforder­lich sind.

[0002] Es sind Wirbelschichttrocknungsanlagen bekannt, bei denen Was­serdampf als Wirbelmedium und als Heizmedium für die im Bereich der Wirbelschicht vorgesehenen Wärmeüberträger Verwendung fin­det. Es ist ferner bekannt, daß der Wirbelabdampf der Anlage nach einer Teilreinigung und/oder Verdichtung und Erhitzung wieder als Wirbelmedium bzw. als Heizdampf ganz oder teilweise im Kreislauf gefahren wird. Wir verweisen hiezu auf die DE-OS 23 42 184 bzw. DD-PS 142.086. Bei der Wiederverwendung des Wir­belabdampfes als Heizmedium treten in den Wärmeüberträgern Ver­schmutzungen und zum Teil Lufteinschlüsse auf. Insbesondere sind Rohrschlangenwärmeübertrager (DD-PS 223.511) durch die vorhandenen Krümmungen gegen Verschmutzungen allfällig und die Druckabfälle innerhalb der langen Rohrschlangen erheblich. Aus der DD-PS 51.590 ist es bekannt, bei Wirbelschichttrocknern ein liegendes schwach geneigtes Rohrbündel, welches an den Stirn­seiten fest eingewalzt oder eingeschweißt ist, zu verwenden. Der Heizdampf wird über einen Verteilerkasten zugeführt, kon­densiert im Rohrbündel und wird auf der anderen Seite als Kon­densat über einen Sammelkasten abgeführt. Dies führt während des Betriebes infolge unterschiedlicher Temperierung der be­troffenen Bauteile zu Wärmespannungen, die das Material zusätz­lich belasten und zu Ausfällen führen können. Ferner treten im Rohrbündel Druckverluste durch die zunehmende Kondensation des Dampfes auf, so daß am Ende des Rohrbündels die Dampfgeschwin­digkeit sehr gering wird, wobei durch einzelne Rohre Kondensat getrieben wird, welches unterkühlt wird, wodurch die Wärmeüber­tragung praktisch zum Erliegen kommt. Andererseits tritt durch die Verdampfung der Feuchtigkeit des zu trocknenden Gutes - bei Schlamm verdampft oft bis zu 90 % des Trockengewichtes zu Was­ser - im Trockner eine große Zunahme der Strömungsgeschwindig­keit in Strömungsrichtung des Wirbeldampfes auf. Es wurde daher gemäß DD-PS 234.918 bzw. EP 0200716 das Gehäuse des Wirbel­schichttrockners nach oben konisch erweiternd gestaltet. Dies führt aber in der Mitte des Wirbelbettes zu einer Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit, die praktisch nicht abgebaut werden kann, so daß im Bereich der Mitte des Wirbelbettes Dampfblasen entstehen, die sich mit zunehmender Höhe der Wirbelschicht ver­größern, so daß die Geschwindigkeitsverteilung in der Wirbel­schicht, insbesondere in der Mitte, gegenüber den Randzonen erheblich vergrößert. Dies führt zu einem inhomogenen Wirbel­bett, welches erhebliche Leistungsverluste mit sich bringt. Ziel der Erfindung ist es, den erwähnten Störfällen zu begegnen, die Energiebilanz bei derartigen Trocknern zu verbes­sern, so daß die Wirtschaftlichkeit gehoben wird.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit dem Rohrbün­delwärmeüberträger indirekt beheizte Dampfwirbeltrocknungsanla­ge so zu gestalten, daß über die gesamte Querschnittsfläche und Höhe des Wirbelbettes beim Trocknungsprozeß annähend gleiche Strömungsgeschwindigkeiten erzielt werden und daß im Rohrbün­delwärmeüberträger keine wesentlichen Druck- und Wärmeverluste des Heizdampfes auftreten.

[0004] Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse von mindestens einem Trog gebildet ist, in dem jeweils ein von kon­densierendem Dampf durchströmter Wärmetauscher in Form eines Geradrohrbündels in mehreren Dampfängen mit sich erheblich ver­ringender Rohranzahl bzw. Dampfquerschnitt angeordnet ist. Wei­tere wesentliche Merkmale sind in den Unteransprüchen angege­ben.

[0005] Die Erfindung ist in den angeschlossenen Fig. 1 und 2 bei­spielsweise und schematisch dargestellt. Die Figuren zeigen Schnitte durch das Gehäuse 1 eines Wirbelschichttrockners, in dem beispielsweise Rohfeinkohle mit der Körnung 0 bis 6 mm in einer indirekt mit Dampf beheizten Wirbelschicht getrocknet wird. Das zu trocknende Gut wird durch einen Eintrag 12 in die Wirbelschicht eingetragen. Das getrocknete Gut verläßt das Ge­häuse 1 der Trocknungsanlage über den Austrag 13. Das Wirbelme­dium wird durch die unterhalb der Rohre des Geradrohrbündels 3 quer zu diesen liegenden perforierten Anströmrohre 14 in jeden Trog 2,2′ des Wirbelschichtapparates eingeblasen. Der Zwischen­raum zwischen den schrägen Seitenflächen 10 der nach unten ver­jüngten Tröge 2,2′ dient als Wirbeldampfverteilungskammer für das Wirbelmedium. Die Rohre des Geradrohrbündels 3 sind in den Trögen 2,2′ so angeordnet, daß sich eine gleichmäßige Teilung des Heizregisters ergibt, und münden in einen außen liegenden Dampfkondensatsammelraum 6, der als Kondensatabscheider 8 aus­gebildet ist und der in der Wirbelschicht liegt. Zur Abstützung der einzelnen Geradrohre werden diese an entsprechenden Abstän­den durch Lochbleche 15 geführt, wobei insbesondere in der Nähe des Auslasses in eine Sammelkammer Kondensatabscheideeinrich­tungen vorgesehen sind. Die Aufteilung des Geradrohrbündels in mehrere Dampfgänge erfolgt nach dem Kriterium der gleichen Ein­trittsgeschwindigkeit in das Rohrbündel bzw. in der gleichen mittleren Durchströmgeschwindigkeit. So ergeben sich bei zwei Dampfgängen Dampfquerschnitte, die sich etwa wie 90 : 10 ver­halten. Weist das Geradrohrbündel 3 jedoch drei Dampfgänge auf, so werden sich die Rohranzahlen wie 78 : 18 :4 verhalten. Bei vier Dampfgängen sind die Aufteilungszahlen 67 : 22 : 8 : 3. Zur Vermeidung von Wärmespannungen ist das Geradrohrbündel 3 an einer Seite, zumindest eingangsseitig, in den ersten Dampfgän­gen 4 mit der vertikalen Wand 5 des Troges 2 starr verbunden, während ausgangsseitig bzw. eingangsseitig in den nächsten Dampfgängen die kombinierte Sammel- und Verteilkammer 6,7 als Schwimmkopf ausgebildet ist und zweckmäßigerweise Kondensatab­scheideeinrichtungen 8 aufweist. Darüber hinaus weist die letz­te Sammelkammer 6′ bzw. weisen die letzten Rohre des letzten Dampfganges 4,4˝,4‴ Entlüftungsabgänge 9 auf. Bei der Anord­nung von mehreren Trögen 2,2′ werden zwischen den Trögen, ins­besondere zwischen deren schrägen Seitenflächen 10, eine Wir­belbettverteilungskammer 11 so angeordnet, daß jedes Flächen­teilchen des Wirbelbettes die gleiche Dampfzufuhr erhält. Die Anordnung von mehreren Trögen 2,2′ im Wirbelbett trägt der re­lativ großen Ausdampfung bei der Kohletrocknung Rechnung und ermöglich ein homogenes Wirbelbett mit annähernd gleichmäßigen Strömungsgeschwindigkeiten, die sich über das gesamte Wirbel­bett kaum ändern. Dies führt auch zu einer Reduzierung des Wir­beldampfvolumens, so daß sich auch die Antriebsenergie für das Kreislaufgebläse entsprechend reduziert. Die letzte Sammelkam­mer 6′ bzw. die Rohre des letzten Dampfganges weisen Entlüf­tungsabgänge 9 auf, so daß die sich abscheidende Luft nicht als Bremse für die Wärmeübertragung durch die ständige Vermehrung auswirken kann.

[0006] Während in Fig. 1 die Schnittführung durch den Wirbelbetttrock­ner in Richtung des Geradrohrbündels 3 geführt ist, ist sie in Fig. 2 quer zu den Rohren geführt, und man erkennt die Vertei­lung des Wirbelfluids durch die perforierten Anströmrohre 14. Da durch die einzelnen Rohre des Geradrohrbündels immer gleiche Mengen Heizdampf geführt werden, ist auch eine gleichmäßige Wärmedehnung gegeben, so daß die einzelnen Schwimmköpfe auch auf einer gemeinsamen Rohrplatte angeordnet werden können, wo­durch sich eine weitere Vereinfachung ergibt. In diesem Sinn müssen die einzelnen Dampfgänge nicht untereinander bzw. über­einander angeordnet werden, sie können auch nebeneinander ver­laufen. Die Aufteilung in mehrere Dampfgänge hat auch den Vor­teil, daß das Kondensat nach dem ersten Dampfdurchgang stark verschmutzt ist und sich der Reinheitsgrad des Kondensates in den folgenden Dampfgängen bedeutend verbessert. Diese Trennung in stark und schwach verschmutztes Kondensat verbessert die Anwendungsmöglichkeit für weiter Wärmerückgewinnung. Zur besseren Kondensatabscheidung wird der Frischdampf durch die am tiefsten liegenden Rohre geführt und der jeweils entste­hende Abdampf durch die höher liegenden Rohre weiter konden­siert. Gleichzeitig wird das Kondensat an der tiefsten Stelle der kombinierten Sammel- und Verteilkammer abgeführt.

Ansprüche

1) Einrichtung zur indirekten Beheizung eines Wirbelbetttrockners durch einen von einem Fluid durchströmten Wärmetauscher, wobei das Wirbelbett in einem zumindest an zwei einander gegenüber­liegenden Seiten sich vom Anströmboden, nach oben erweiternden Gehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäu­se (1) von mindestens einem Trog (2,2′) gebildet ist, in dem jeweils ein von kondensierendem Dampf durchströmter Wärmetau­scher in Form eines Geradrohrbündels (3) in mehreren Dampfgän­gen (4,4′,4˝,4‴) mit sich erheblich verringender Rohranzahl bzw. Dampfquerschnitt angeordnet ist.

2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Geradrohrbündel (3) mit zwei Dampfgängen (4,4′) die Rohranzahl bzw. der Dampfquerschnitt sich etwa wie 90 : 10 bei gleicher Eintrittsgewindigkeit verhält.

3) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Geradrohrbündel (3) mit drei Dampfgängen (4,4′,4˝) die Rohranzahl bzwq. der Dampfquerschnitt sich etwa wie 78 : 18 : 4 bei gleicher Eintrittsgeschwindigkeit verhält.

4) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Geradrohrbündel (3) mit vier Dampfgängen (4,4′,4˝,4‴) die Rohranzahl bzw. der Dampfquerschnitt sich etwa wie 67 : 22 : 8 : 3 verhält.

5) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Geradrohrbündel (3) zumindest eingangsseitig in den ersten Dampfgang (4) mit einer vertikalen Wand (5) des Troges (2) verbunden ist, während ausgangsseitig bzw. eingangsseitig in den nächsten Dampfgang die kombinierten Sammel- und Verteil­kammern (6,7) als Schwimmkopf ausgebildet sind.

6) Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierten Sammel- und Verteilkammern (6,7) Kondensatab­scheideeinrichtungen (8) aufweisen.

7) Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Sammelkammer (6′) bzw. die Rohre des letzten Dampfgan­ges (4′,4˝,4‴) Entlüftungsabgänge (9) aufweisen.

8) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung von mehreren Trögen (2,2′) zwischen den Trögen, insbesondere zwischen deren schrägen Seitenflächen (10), Wir­beldampfverteilungskammern (11) angeordnet sind.

9) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die letzten Dampfgänge (4′,4˝,4‴) oberhalb des ersten Dampfganges (4) angeordnet sind.

Zeichnung