| JP2010240608 | FLUIDIZED BED APPARATUS |
| JP52007385 | GRANULATING APPARATUS |
| WO/2011/043541 | FLUIDIZED BED DRYING APPARATUS |
KRAUTZ, Hans-Joachim (Zur Schmiede 3, Neuhausen/Spree, 03058, DE)
HÖHNE, Olaf (Schillerstraße 11, Cottbus, 03046, DE)
LECHNER, Stefan (Drieschnitz-Vorwerk 35, Neuhausen/Spree, 03058, DE)
KRAUTZ, Hans-Joachim (Zur Schmiede 3, Neuhausen/Spree, 03058, DE)
HÖHNE, Olaf (Schillerstraße 11, Cottbus, 03046, DE)
| Patentansprüche 1 . Verfahren zum Trocknen von Kohle, insbesondere Braunkohle, wobei zu trocknende Kohle in einem Wirbelschichttrockner (1 , 1 a) getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung der Kohle in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Trockungsphasen erfolgt, wobei - jede der Trockungsphasen eine Wirbelschichttrockung umfasst, - die zu trocknenden Kohle in der ersten Trockungsphase eine erste Überhitzung und in der zweiten Trockungsphase eine zweite Überhitzung erfährt, - und die erste Überhitzung geringer ist als die zweite Überhitzung. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsphasen in einem Wirbelschichttrockner (1 ) erfolgen, der mindestens zwei vertikal beabstandete erste und zweite Wärmetauscher (13, 12) aufweist, wobei die zu trocknende Kohle nach Eingabe in den Wirbelschichttrockner (1 ) zunächst den ersten Wärmetauscher (13) durchläuft und dort die erste Überhitzung erfährt und anschließend den zweiten Wärmetauscher (12) durchläuft und dort die zweite Überhitzung erfährt. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (13) verglichen mit dem zweiten Wärmetauscher (12) weniger Heizflächen aufweist und/oder mit einem Fluid mit geringerer Temperatur und/oder geringerem Druck beheizt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsphasen in mindestens zwei Wirbelschichttrocknern (1 , 1 a) erfolgen, wobei die zu trocknende Kohle zunächst einen ersten Wirbelschichttrockner (1 ) durchläuft und dort die erste Überhitzung erfährt und anschließend mindestens einen zweiten Wirbelschichttrockner (1 a) durchläuft und dort die zweite Überhitzung erfährt. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wirbelschichttrockner (1 ) mit einem ersten Systemdruck und der zweite Wirkelschichttrockner (1 a) mit einem zweiten, höheren Systemdruck betrieben wird, wobei Brüden des zweiten Wirbelschichttrockners (1 a) dem ersten Wirbelschichttrockner (1 ) als Heizdampf für dessen Wärmetauscher (12) zugeführt wird. 6. Verfahren zum Trocknen von Kohle, insbesondere Braunkohle, wobei zu trocknende Kohle in einem Wirbelschichttrockner (1 , 1 a, 1 b) getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, - dass mindestens ein erster Wirbelschichttrockner (1 ) und ein zweiter Wirbelschichttrockner (1 a, 1 b) zum Trocknen von Kohle vorgesehen sind, - der erste Wirbelschichttrockner (1 ) mit einem ersten Systemdruck und der zweite Wirkelschichttrockner (1 a, 1 b) mit einem zweiten, höheren Systemdruck betrieben wird, und - Brüden des zweiten Wirbelschichttrockners (1 a, 1 b), der mit dem höheren Systemdruck betrieben wird, in dem ersten Wirbelschichttrockner (1 ) als Heizdampf für dessen Wärmetauscher (12) eingesetzt wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wirbelschichttrockner (1 , 1 b) parallel angeordnet sind, so dass zu trocknende Kohle jeweils nur einen der Wirbelschichttrockner (1 , 1 b) durchquert. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wirbelschichttrockner (1 , 1 a) hintereinander angeordnet sind, wobei zu trocknende Kohle zunächst den ersten Wirbelschichttrockner (1 ) und anschließend den zweiten Wirbelschichttrockner (1 a) durchquert. 9. Vorrichtung zum Trocknen von Kohle, insbesondere Braunkohle, die aufweist: - mindestens einen Wirbelschichttrockner (1 , 1 a) zum Trocknen von zu trocknender Kohle, und - mindestens einen ersten und einen zweiten Wärmetauscher (13, 12; 12, 12a), wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass - die Trocknung der Kohle in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Trockungsphasen erfolgt, die jeweils eine Wirbelschichttrockung umfassen, - die zu trocknenden Kohle in der ersten Trockungsphase mittels des ersten Wärmetauschers (13; 12) eine erste Überhitzung und in der zweiten Trockungsphase mittels des zweiten Wärmetauschers (12; 12a) eine zweite Überhitzung erfährt, - wobei die erste Überhitzung geringer ist als die zweite Überhitzung. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (13; 12) verglichen mit dem zweiten Wärmetauscher (12; 12a) weniger Heizflächen aufweist und/oder mit einem Fluid mit geringerer Temperatur und/oder geringerem Druck beheizt wird. . Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Wärmetauscher (13, 12) in einem Wirbelschichttrockner (1 ) angeordnet sind, wobei a) im Wirbelschichttrockner (1 ) zwischen dem ersten Wärmetauscher (13) und dem zweiten Wärmetauscher (12) ein für Gas, Brüden und Kohle durchlässiger Zwischenboden (14) ausgebildet ist, oder b) im Wirbelschichttrockner (1 ) zwischen dem ersten Wärmetauscher (13) und dem zweiten Wärmetauscher (12) ein lediglich für Gas und Brüden durchlässiger Zwischenboden (14') ausgebildet ist, und im Bereich des ersten Wärmetauschers (13) oder oberhalb des ersten Wärmetauschers (13) ein Überlauf (15) vorgesehen ist, über den Kohle zum zweiten Wärmetauscher (12) gelangen kann. 12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Wärmetauscher (12, 12a) in mindestens zwei Wirbelschichttrocknern (1 , 1 a) angeordnet sind. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wirbelschichttrockner (1 ) mit einem ersten Systemdruck und der zweite Wirkelschichttrockner (1 a) mit einem zweiten, höheren Systemdruck betrieben wird, wobei Brüden des zweiten Wirbelschichttrockners (1 a) dem ersten Wirbelschichttrockner (1 ) als Heizdampf für dessen Wärmetauscher (12) zugeführt wird. Vorrichtung zum Trocknen von Kohle, insbesondere Braunkohle, die aufweist: - mindestens einen ersten Wirbelschichttrockner (1 ) und einen zweiten Wirbelschichttrockner (1 a, 1 b) jeweils zum Trocknen von zu trocknender Kohle, die jeweils einen Wärmetauscher (12, 12a, 12b) umfassen, wobei - der erste Wirbelschichttrockner (1 ) mit einem ersten Systemdruck und der zweite Wirkelschichttrockner (1 a, 1 b) mit einem zweiten, höheren Systemdruck betrieben wird, und - die beiden Wirbelschichttrockner (1 , 1 a, 1 b) derart miteinander verbunden sind, dass Brüden des zweiten Wirbelschichttrockners (1 a, 1 b), der mit dem höheren Systemdruck betrieben wird, als Heizdampf für den Wärmetauscher (12) des ersten Wirbelschichttrockners (1 ) eingesetzt wird. 15. Kohlekraftwerk mit einer Vorrichtung zum Trocknen von Kohle gemäß Anspruch 9 und/oder gemäß Anspruch 13. |
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Trocknen von Kohle, insbesondere zum Trocknen von Braunkohle.
Grubenfeuchte Braunkohle, auch als Rohkohle bezeichnet, ist weitgehend mit Wasser gesättigt und weist einen Wassergehalt von in der Regel zwischen 50 und 60 % auf. Für ihre Nutzung in einem Braunkohlekraftwerk ist es bekannt, die Rohkohle zu trocknen und zu zermahlen, wobei diese Prozesse im Rahmen einer Mahltrocknung auch gleichzeitig erfolgen können. Die hierfür erforderliche Trocknungsenergie ist allerdings hoch. Ein weiterer bekannter Ansatz sieht vor, die Rohkohle vor ihrem Einsatz in einem Kraftwerkskessel in einem Dampfwirbelschichttrockner zu trocknen. Ein entsprechendes Verfahren und ein entsprechender Dampfwirbelschichttrockner sind beispielsweise in der DE 196 20 047 C2 beschrieben. Dabei wird dem Wirbelschichttrockner eine Mischung aus Wasserdampf und Kohlestaub, die auch als Brüden bezeichnet wird, entnommen.
Die Integration einer Dampfwirbelschicht-Trocknung der zu verfeuernden Kohle führt zu einer deutlichen Steigerung des Wirkungsgrades in Kohlekraftwerken. Voraussetzung für den angestrebten Effizienzgewinn ist dabei eine möglichst vollständige energetische Nutzung des entstehenden Brüdens. Bisherige Kraftwerks- Konzepte sehen hierfür die Möglichkeiten einer Kondensatvorwärmung im Turbinenbereich des Kraftwerks, einer Fernwärmeauskopplung oder einer Zuführung des Brüden zu einer Brüden-Turbine zwecks direkter Verstromung der im Brüden enthaltenen Energie vor. Alternativ kann auch eine mechanische Brüdenrückverdichtung zur weitgehenden Eigenversorgung des Dampfwirbelschicht-Trockners mit Heizdampf erfolgen, wie sie auch in der genannten DE 196 20 047 C2 beschrieben ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, die die Effizienz einer Dampfwirbelschicht-Trocknung erhöhen und dabei mit einem nur geringen anlagentechnischen Zusatzaufwand verbunden sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Danach ist gemäß einem Erfindungsaspekt vorgesehen, dass zu trocknende Kohle in mindestens zwei aufeinander folgenden Trocknungsphasen getrocknet wird, wobei jede der Trocknungsphasen eine Wirbelschicht-Trocknung umfasst. Die zu trocknende Kohle erfährt sowohl in der ersten Trocknungsphase als auch in der zweiten Trocknungsphase eine Überhitzung. Dabei ist erfindungsgemäß die Überhitzung, die sie in der ersten Trocknungsphase erfährt, geringer als die Überhitzung, die sie in der zweiten Trocknungsphase erfährt.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene zwei- oder mehrstufige Trocknung wird die für den gewünschten Endwassergehalt notwendige Überhitzung der zu trocknenden Kohle stufenweise realisiert, wobei erst in der letzten Trocknungsstufe der gewünschte Endwassergehalt bereitgestellt wird. Ein oder mehrere vorgelagerte Stufen werden dabei mit einer geringen Überhitzung betrieben. Dies geht mit dem Vorteil einher, dass bei der oder den vorgelagerten Stufen Heizflächen eingespart und/oder geringere Heizdampfparameter zugelassen werden können. Erst die Trocknungsphase der letzten Stufe wird mit einer hohen Überhitzung betrieben. Damit erreicht die Erfindung insgesamt eine höhere Effizienz des Gesamtsystems. Eine im Stand der Technik bekannte einstufige Trocknung der hygroskopischen Kohle bedingt den Einsatz größerer Heizflächen und/oder höherer Heizdampfparameter, da der gesamte Dampfwirbelschicht-Trockner entsprechend der gültigen Desorptionsisobare und des gewünschten Endwassergehaltes mit einer deutlichen Überhitzung der Wirbelschicht betrieben werden muss. Eine Überhitzung liegt dabei insofern vor, als die Kohle auf eine Temperatur erhitzt wird, die oberhalb der Siedetemperatur des Wassers liegt. Dies ist erforderlich, damit der Wassergehalt der Kohle im Trockner auf einen niedrigeren Wert herabgesetzt werden kann. Erfindungsgemäß werden somit eine oder mehrere vorgelagerte Stufen mit einer geringen Überhitzung betrieben, so dass Heizflächen eingespart und/oder geringere Heizdampf parameter verwendet werden können. Relevante Heizdampfparameter sind dabei insbesondere der Druck und die Temperatur, die geringer gewählt werden können. Erst in der letzten Stufe der Trocknung erfolgt eine Dampfwirbelschicht-Trocknung mit einer höheren Überhitzung.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Trocknungsphasen in einem einzigen Wirbelschicht-Trockner realisiert, der mindestens zwei vertikal beabstandete erste und zweite Wärmetauscher aufweist. Die zu trocknende Kohle durchläuft nach Eingabe in den Wirbelschicht-Trockner zunächst den ersten Wärmetauscher und erfährt dort die erste Überhitzung. Anschließend durchläuft die Kohle den zweiten Wärmetauscher und erfährt dort die zweite Überhitzung. Wie bereits erwähnt, kann dabei vorgesehen sein, dass der erste Wärmetauscher verglichen mit dem zweiten Wärmetauscher weniger Heizflächen aufweist und/oder mit einem Fluid mit geringerer Temperatur und/oder geringerem Druck beheizt wird.
In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Trocknungsphasen in mindestens zwei unterschiedlichen Wirbelschicht-Trocknern realisiert werden. Dabei durchläuft die zu trocknende Kohle zunächst einen ersten Wirbelschicht-Trockner und erfährt dort die erste Überhitzung. Anschließend durchläuft die zu trocknende Kohle einen zweiten Wirbelschicht-Trockner und erfährt dort die zweite Überhitzung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird dabei der erste Wirbelschicht- Trockner mit einem Systemdruck betrieben, der geringer ist als der Systemdruck des zweiten Wirbelschicht-Trockners. Dabei wird Brüden des zweiten Wirbelschicht- Trockners, der den höheren Systemdruck aufweist, dem ersten Wirbelschicht-Trockner als Heizdampf für dessen Wärmetauscher zugeführt. Der Brüden höheren Systemdruckes wird somit als Heizdampf für den Wärmetauscher in dem Wirbelschicht- Trockner niedrigeren Systemdrucks eingesetzt.
Diese Ausführungsvariante ist energetisch besonders vorteilhaft, da der Brüden des Wirbelschicht-Trockners mit dem höheren Systemdruck weitestgehend vollständig als Heizdampf für den Wärmetauscher des Wirbelschicht-Trockners niedrigeren Systemdrucks eingesetzt werden kann. Diese weitestgehende Nutzung des Brüdens erfolgt dabei bei minimalem anlagentechnischen oder energetischem Zusatzaufwand, der lediglich eine Zuführung des Brüdens des Wirbelschicht-Trockners höheren Systemsdrucks zu dem Wirbelschicht-Trockner niedrigeren Systemdrucks bereitgestellt werden muss.
Es wird darauf hingewiesen, dass die genannte Brüden-Nutzung nicht ausschließt, dass zusätzlich eine oder mehrere alternative Brüden-Nutzungen wie Kondensatvorwärmung, Fernwärmeauskopplung oder Nutzung in einer Brüdenturbine eingesetzt werden. Ziel ist eine möglichst vollständige Nutzung des Brüden bei geringem anlagentechnischem Aufwand.
Gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt ist vorgesehen, dass mindestens ein erster Wirbelschicht-Trockner und ein zweiter Wirbelschicht-Trockner zum Trocknen von Kohle vorgesehen sind. Der erste Wirbelschicht-Trockner wird mit einem ersten Systemdruck und der zweite Wirbelschicht-Trockner mit einem zweiten, höheren Systemdruck betrieben. Brüden des ersten Wirbelschicht-Trockners, der mit dem höheren Systemdruck betrieben wird, wird in dem ersten Wirbelschicht-Trockner als Heizdampf für dessen Wärmetauscher eingesetzt. Diese erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine effiziente Nutzung des Brüdens des Wirbelschicht-Trockners mit dem höheren Systemdruck und trägt damit zu einer möglichst vollständigen Nutzung des Brüdens und damit einem möglichst hohen Wirkungsgrad eines Kohlekraftwerks, in dem die Erfindung eingesetzt wird, bei.
Die beiden Wirbelschicht-Trockner können sowohl in Reihe als auch parallel angeordnet sein. In letzterem Fall durchläuft die zu trocknende Kohle jeweils nur einen der Wirbelschicht-Trockner. Bei einer Anordnung der Wirbelschicht-Trockner in Reihe ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass zusätzlich eine unterschiedliche Überhitzung in den durch die beiden Wirbelschicht-Trockner bereitgestellten Trocknungsphasen erfolgt, wobei die für den Endwassergehalt notwendige Überhitzung erst in der letzten Trocknerstufe bereitgestellt wird. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wirbelschicht-Trockners, der zwei
Wärmetauscher aufweist, die eine zweistufige Trocknung zu trocknender Kohle mit einem unterschiedlichen Grad an Überhitzung bereitstellen;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wirbelschicht-Trockners, der zwei
Wärmetauscher aufweist, die eine zweistufige Trocknung zu trocknender
Kohle mit einem unterschiedlichen Grad an Überhitzung bereitstellen;
Figur 3 eine Anordnung mit zwei in Reihe geschalteten Wirbelschicht-Trocknern, die jeweils einen Wärmetauscher aufweisen, wobei die zu trocknende Kohle in den beiden Wirbelschicht-Trocknern ein unterschiedliches Maß an
Überhitzung erfährt und wobei Brüden des zweiten Wirbelschicht-Trockners dem ersten Wirbelschicht-Trockner als Heizdampf zugeführt wird; und
Figur 4 eine Anordnung mit zwei parallel angeordneten Wirbelschicht-Trocknern, die mit unterschiedlichen Systemdrücken betrieben werden, wobei Brüden des Wirbelschicht-Trockners höheren Systemdrucks dem Wirbelschicht- Trockner niedrigeren Systemdrucks als Heizdampf zugeführt wird.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen Vorrichtungen zum Trocknen von Kohle, insbesondere von Braunkohle. Die Vorrichtungen sind beispielsweise Teil eines Kohlekraftwerks, wobei die Kohle nach ihrer Trocknung einem Kraftwerkskessel zugeführt wird.
Die Vorrichtung weist einen Dampfwirbelschicht-Trockner 1 auf, wobei weitere, nicht dargestellte Komponenten vorhanden sein können, wie beispielsweise ein Abscheider, der im Brüden enthaltenden Kohlestaub abscheidet.
Der Dampfwirbelschicht-Trockner 1 (im folgenden auch als Wirbelschicht-Trockner bezeichnet) weist in seinem unteren Bereich einen Begasungsboden 1 1 auf, der mehrere Rohre und Begasungsdüsen umfasst, aus denen in an sich bekannter Weise ein Fluidisierungsmedium austritt. Oberhalb des Begasungsbodens 1 1 sind zwei Wärmetauscher 12, 13 vorgesehen, zwischen denen ein als Lochboden ausgebildeter Zwischenboden 14 horizontal eingezogen ist, der für Gas, Brüden sowie für Kohle durchlässig ist.
Jeder der Wärmetauscher 12, 13 weist über einen definierten vertikalen Bereich Heizflächen auf, die beispielsweise durch übereinander angeordnete horizontale Rohre oder Rohrbündel oder durch vertikale Platten gebildet werden. Derartige Wärmetauscher sind für sich genommen bekannt.
Der obere Wärmetauscher 13 wird mit einem Heizdampf erhitzt, der eine geringere Temperatur aufweist als der Heizdampf, der den unteren Wärmetauscher 12 erhitzt, und/oder die Heizflächen des oberen Wärmetauschers 13 fallen kleiner aus als die des unteren Wärmetauschers 12. Die Temperatur der Wirbelschicht im Bereich des oberen Wärmetauschers 13 liegt beispielsweise im Bereich von 140 °C, während die Wirbelschicht-Temperatur im Bereich des unteren Wärmetauschers 12 beispielsweise im Bereich von 150 'Ό liegt, wobei diese Werte nur beispielhaft zu verstehen sind.
Die Überhitzung in der oberen, ersten Trocknerstufe ist somit geringer als in der unteren, zweiten Trocknerstufe. Die für den Endwassergehalt notwendige Überhitzung wird dabei erst in der unteren, zweiten Trocknerstufe erreicht.
Aufgrund der geringeren Überhitzung der ersten, oberen Trocknerstufe können die Heizflächen des oberen Wärmetauschers 13 kleiner ausfallen und/oder können geringere Dampfparameter für den Heizdampf verwendet werden, die insbesondere eine geringere Temperatur bzw. ein geringerer Druck. Dies erlaubt es, den Heizdampf an einer energetisch niedrigeren Stelle aus der Kraftwerksanlage herauszunehmen, was den Wirkungsgrad des Kraftwerks insgesamt erhöht.
Im Bereich der Wärmetauscher 12, 13 entsteht bei bestimmungsgemäßem Betrieb der Vorrichtung jeweils eine Wirbelschicht, in der dem Wirbelschicht-Trockner 1 zugeführte, zerkleinerte Kohle getrocknet wird. Die Kohle durchläuft zunächst den oberen Wärmetauscher 13 und erfährt hier eine erste Überhitzung. Anschließend gelangt die zu trocknende Kohle über den Zwischenboden 14 in den Bereich des unteren Wärmetauschers 12 und erfährt hier eine zweite, höhere Überhitzung. Oberhalb des oberen Wärmetauschers 13 befindet sich eine Mischung von Wasserdampf und Kohlestaub, die als Brüden bezeichnet wird. Diese kann über nicht dargestellte Mittel aus dem Wirbelschicht-Trockner abgeführt werden. Im Wirbelschicht-Trockner 1 zu trocknende Rohkohle wird zunächst in einer Mühle (nicht dargestellt) zerkleinert. Die Partikelgröße der zerkleinerten Kohle liegt beispielsweise bei durchschnittlich unter 2 mm, d. h. es wird eine feine Körnung bereitgestellt. Die gemahlene Kohle wird in einer Eintragsvorrichtung (nicht dargestellt) zugeführt, vor der die Kohle über eine Zuführung 2 dem oberen Bereich des Wirbelschicht-Trockners 1 zugeführt wird.
Die im Trockner 1 befindlichen Heizflächen der beiden Wärmetauscher 12, 13 bzw. die diese bildenden Wärmetauscherrohre werden im Inneren von Heizdampf durchströmt. Sie übertragen die zur Trocknung notwendige Wärmeenergie auf das Trocknungsgut in der Wirbelschicht des jeweiligen Wärmetauschers. Nach der zweistufigen Trocknung der Kohle wird die getrocknete Kohle über eine Ableitung 3 beispielsweise in Form eines Auslauftrichters dem Wirbelschicht-Trockner 1 entnommen und weitertransportiert, beispielsweise zu einem Kraftwerkskessel.
Die anhand der Figur 1 beispielhaft beschriebene zweistufige Trocknung erhöht die Effizienz des Gesamtsystems, da in jeder Trocknerstufe Heizflächen eingespart und/oder geringere Dampfparameter zugelassen werden können. Für die erste Trocknerstufe gilt dies deswegen, da eine nur geringe Überhitzung der zu trocknenden Kohle erfolgt. Für die zweite Trocknerstufe gilt dies trotz einer im Vergleich zu der ersten Trocknerstufe größeren Überhitzung, da die zu trocknende Kohle nun bereits vorgetrocknet und vorgeheizt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Wirbelschicht-Trockner 1 unter Druck steht. Hierdurch kann ein höherer mittlerer Wärmeübergangskoeffizient realisiert werden. Der Überdruck liegt beispielsweise zwischen 2 und 6 bar. Beim Wirbelschicht-Trockner 1 liegt dabei ein einheitlicher Druck vor. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch bei allen Systemdrücken, ob Umgebungs-, Unter- oder Überdruck, einsetzbar. Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer mehrstufigen Trocknung, bei dem ebenfalls in einem einzigen Wirbelschicht-Trockner 1 zwei Trocknungsstufen mittels zweier Wärmetauscher 12, 13 realisiert sind. Insofern kann auf die Ausführungen zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 verwiesen werden. Der Unterschied des Ausführungsbeispiels der Figur 2 zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 besteht darin, dass der Zwischenboden 14' lediglich für Gas und Brüden durchlässig ist, nicht jedoch für die zu trocknende Kohle. Dementsprechend ist oberhalb des Zwischenbodens 14' ein Überlauf 15 vorgesehen, über den Kohle vom oberen Bereich des Wirbelschicht- Trockners 1 , in dem sich der obere Wärmetauscher 13 befindet, in den unteren Bereich des Wirbelschicht-Trockners 1 , in dem sich der untere Wärmetauscher 12 befindet, gelangen kann. Die Trockenkohle mit dem gewünschten Endwassergehalt wird wiederum über die Leitung 3 entnommen.
Es ist auch möglich, dass die zu trocknende Kohle vom oberen Bereich in den unteren durch eine Kombination aus den in Figur 1 und 2 dargestellten Möglichkeiten (oberer und unterer Austrag) oder auf anderem Förderwege oder mithilfe anderer Förderaggregate gelangt.
Die Figur 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem eine zweistufige Trocknung durch zwei in Reihe hintereinander geschaltete Wirbelschicht-Trockner 1 , 1 a realisiert ist. Jeder der Wirbelschicht-Trockner 1 , 1 a ist grundsätzlich wie der Wirbelschicht-Trockner der Figur 1 aufgebaut, wobei jedoch nur ein Wärmetauscher 12, 12a in jedem Wirbelschicht-Trockner 1 , 1 a vorgesehen ist. Von dem ersten Wirbelschicht-Trockner 1 abgegebene Kohle wird über eine Leitung 4 dem zweiten Wirbelschicht-Trockner 1 a zugeführt.
Im Wirbelschicht-Trockner 1 erfährt die zu trocknende Kohle in der Wirbelschicht des Wärmetauschers 12 eine erste Überhitzung und in dem zweiten Wirbelschicht-Trockner 1 a in der Wirbelschicht dessen Wärmetauschers 12a eine zweite Überhitzung, wobei die zweite Überhitzung größer ist als die erste Überhitzung. Beispielsweise liegt im ersten Wirbelschicht-Trockner 1 die Überhitzung um 30 bis 60 % niedriger verglichen mit der Überhitzung im zweiten Wirbelschicht-Trockner 1 b. Die erzielte höhere Effizienz der Gesamtanlage beruht auf den gleichen Mechanismen, wie sie in Bezug auf die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 und 2 beschrieben sind.
Optional, nicht jedoch zwingend, sind die beiden Wirbelschicht-Trockner 1 , 1 a zusätzlich, wie in der Figur 3 dargestellt, dadurch gekoppelt, dass Brüden des zweiten Wirbelschicht-Trockners 1 a dem Wärmetauscher 12 des ersten Wirbelschicht-Trockners 1 als Heizdampf zugeführt wird. Dies erfolgt über eine Leitung 5. Dabei ist vorgesehen, dass die beiden Wirbelschicht-Trockner 1 , 1 a mit unterschiedlichsten Systemdrücken betrieben werden, wobei der die erste Trocknungsstufe realisierende Wirbelschicht- Trockner 1 mit einem niedrigeren Systemdruck von beispielsweise einem 1 bar und der die zweite Trocknerstufe realisierende Wirbelschicht-Trockner 1 a mit einem höheren Systemdruck von beispielsweise 4-6 bar betrieben wird. Aufgrund der unterschiedlichen Systemdrücke kann der Brüden höheren Drucks als Heizdampf in dem Trockner 1 niedrigeren Systemdrucks eingesetzt werden.
Hierzu ist im oberen Bereich des zweiten Wirbelschicht-Trockners 1 a eine nicht dargestellte Ableitung vorhanden, über die im Wirbelschicht-Trockner 1 a entstandener Brüden aus dem Wirbelschicht-Trockner 1 a abgeleitet wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass der abgeleitete Brüden zunächst einen Abscheider (nicht dargestellt) durchläuft, in dem im Brüden enthaltener Kohlestaub abgeschieden wird. Der abgeschiedene Kohlestaub kann beispielsweise an den Wirbelschicht-Trockner 1 a zurückgeführt oder in anderer Weise verwendet werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Brüden nicht vollständig dem ersten Wirbelschicht- Trockner 1 zugeführt werden muss. Es besteht ebenso die Möglichkeit, den Brüden ganz oder teilweise einer anderen Nutzung zuzuführen, wie beispielsweise zur Verwendung als Kondensatvorwärmung, für eine Fernwärmeauskopplung oder für eine Nutzung im Rahmen einer direkten Verstromung mittels einer Brüdenturbine.
Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung, die zwei parallel zueinander angeordnete Wirbelschicht-Trockner 1 , 1 b umfasst. Die Parallelanordnung bedeutet dabei, dass die zu trocknende Kohle jeweils nur einen der Wirbelschicht-Trockner 1 , 1 b durchquert. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 erfolgt somit keine mehrstufige Trocknung der zu trocknenden Kohle.
Es ist jedoch wiederum vorgesehen, dass die beiden Wirbelschicht-Trockner 1 , 1 b mit unterschiedlichen Systemdrücken betrieben werden, wobei der eine Wirbelschicht- Trockner 1 mit einem niedrigeren Systemdruck von beispielsweise oinom 1 bar und der andere Wirbelschicht-Trockner 1 b mit einem höheren Systemdruck von beispielsweise 4- 6 bar betrieben wird. Ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist in dem Wirbelschicht-Trockner 1 b höheren Systemdrucks eine (nicht dargestellte) Ableitung vorgesehen, über die in diesem Wirbelschicht-Trockner 1 b entstandener Brüden aus dem Wirbelschicht-Trockner 1 b abgeleitet wird. Zusätzlich ist bevorzugt ein Abscheider zum Abscheiden im Brüden enthaltenden Kohlestaubs vorhanden (nicht dargestellt). Der aus dem Wirbelschicht-Trockner 1 b höheren Systemdrucks abgeleitete Brüden wird über die Leitung 5 dem Wirbelschicht-Trockner 1 niedrigeren Systemdrucks zugeführt und dient dort als Heizdampf für den Wärmetauscher 12 des Wirbelschicht-Trockners 1 niedrigeren Systemdrucks. Die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 3 zeigen mögliche Varianten einer zweistufigen Trocknung zu trocknender Kohle, wobei in der ersten Trocknerstufe eine lediglich geringe Überhitzung der zu trocknenden Kohle realisiert wird. Die Ausführungsbeispiele der Figuren 3 und 4 beschreiben die zweistufige Brüdennutzung eines Wirbelschicht-Trockners höheren Systemdrucks in einem Wirbelschicht-Trockner niedrigeren Systemdrucks. Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 kombiniert die beiden Lehren und verbindet die Vorteile der Zwei- oder Mehrstufigkeit.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausgestaltung nicht auf die vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiele, die lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Beispielsweise können auch mehr als zwei Wirbelschichttrockner und/oder Wärmetauscher vorgesehen sein. Ebenso kann vorgesehen sein, dass eine Reihen- und/oder Parallelschaltung von Wirbelschichttrocknern, die mit unterschiedlichen Systemdrücken und/oder Überhitzungen arbeiten, erfolgt. Weiter können die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 und 2 beliebig mit den Ausführungsbeispielen der Figuren 3 und 4 kombiniert werden, d.h. einzelne oder alle der Wirbelschicht-Trockner der Figuren 3 und 4 können beispielsweise entsprechend den Figuren 1 und 2 ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann überall dort eingesetzt werden, wo Kohle zu trocknen ist. Der Einsatz in einem Kohlekraftwerk stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel dar.