Bezprzeponowe urządzenia do podsuszania mieszanek węglowych

suszarka węzeł odpylania wyparów para kondensat

Rys. 5.11 Schemat instalacji podsuszania mieszanki wsadowej złożony z dwóch obrotowych suszarek bębnowych II generacji CMC z wydmuchem wyparów do atmosfery

[Dokumentacja techniczna Kawasaki Heavy Industries 2014].

5.4.2 Bezprzeponowe urządzenia do podsuszania mieszanek węglowych

Spośród urządzeń do podsuszania wsadu z bezpośrednią wymianą ciepła na szczególną uwagę zasługują trzy konstrukcje:

a) suszarka fluidalna (np. urządzenie CMC III generacji), b) wielostrumieniowa suszarka wirowa konstrukcji IChPW,

c) suszarka z bezpośrednią wymianą ciepła konstrukcji China Coal Research Institute. Suszarka fluidalna to III generacja urządzeń CMC. Na rysunku 5.12 przedstawiono schemat przepływów i zasadę jej działania [Dokumentacja techniczna Kawasaki Heavy Industries 2014]. W suszarce fluidalnej węgiel podsuszany jest z 10 do 5% zawartości wody. Posiada ona dwie komory, do których od dołu podawane są spaliny wytwarzane w kotle (jak na rysunku) lub bezpośrednio spaliny z opalania baterii koksowniczej (rozwiązanie Nippon Steel Engineering). W górnej części komór odprowadzane są gazy odlotowe, które unoszą około 20-30% podsuszanego węgla. Jest on następnie wychwytywany w baterii filtrów workowych i łączony z główną częścią podsuszonego węgla (o temperaturze około 60°C), odbieranego w dolnej części komór suszarki fluidalnej.

Wśród zalet suszarki fluidalnej wymienia się [Dokumentacja techniczna NSC 2011]:

 najniższe ze wszystkich generacji CMC nakłady inwestycyjne,

 prostą konstrukcję (brak bębna obrotowego),

 łatwość napraw wynikającą z prostej konstrukcji suszarki fluidalnej,

 możliwość efektywnego wykorzystania ciepła spalin z baterii koksowniczej. Rysunek 5.13 przedstawia suszarkę fluidalną konstrukcji Kawasaki.

Minimalna wymagana powierzchnia do zabudowy instalacji podsuszania wsadu z suszarką fluidalną to 30 m × 30 m.

54 wilgotność węgla wodajnik węgla wilgotnego odbiów węgla podsuszonego filtry workowe udział węgla po filtrach

ilość i wilgotność węgla z komór palnik gazu (koksowniczego) wentylator powietrza spalania wentylator odlotowych gazów wentylator gazów odlotowych

Rys. 5.12 Schemat działania suszarki fluidalnej [Dokumentacja techniczna Kawasaki Heavy Industries, 2014].

Rys. 5.13 Suszarka fluidalna konstrukcji Kawasaki [Dokumentacja techniczna Kawasaki Heavy Industries 2014].

Wielostrumieniowa suszarka wirowa konstrukcji IChPW [Zgłoszenie patentowe nr P.399258 2013] jest urządzeniem bezprzeponowym. Schemat suszarki przedstawiono na rysunku 5.14. Cechą charakterystyczną tej konstrukcji jest przestrzeń robocza, która składa się z dwóch walcowych komór, wzajemnie się przenikających, połączonych w dolnej części wspólną sferą stożkową, do której czynnik suszący doprowadzany jest dwoma równoległymi kanałami. Suszarka konstrukcji ICHPW jest urządzeniem nowatorskim a jej konstrukcja zapewnia intensywny kontakt czynnika suszącego i materiału suszonego, co sprzyja wymianie ciepła. Odbiór głównej klasy ziarnowej podsuszonego węgla jest podobny jak w suszarce fluidalnej; reszta (ok. 20÷30%) jest odzyskiwana w baterii filtrów workowych. Schemat całej instalacji suszarki wirowo-uderzeniowej konstrukcji IChPW przedstawiono na rysunku 5.15.

55 Rys. 5.14 Schemat budowy wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW. [Zgłoszenie patentowe nr P.399258 2013]. 1 – komory walcowe, 2 – sfera stożkowa, 3 – kanały

wlotowe czynnika suszącego, 4 – wlot materiału suszonego, 5 – kierownice, 6 – kanał wylotowy

Rys. 5.15 Schemat instalacji podsuszania wsadu z suszarką wirowo-uderzeniową konstrukcji IChPW.

Pierwszym elementem tej instalacji jest zbiornik węgla mokrego wyposażony w urządzenie mieszające. Węgiel następnie jest transportowany do zbiornika dozującego przy pomocy systemu podajników i przenośników. Zbiornik dozujący zaopatrzony jest w układ ważenia, zapewniający ciągłą kontrolę i wymaganą ilość węgla podawanego do suszarki. Czynnikiem suszącym są spaliny wytworzone w generatorze spalin, zasilanym gazem koksowniczym oraz powietrzem do spalania, podawanym przez wentylator. Generator spalin podzielony jest na dwie części oddzielone od siebie kratownicą z materiału ogniotrwałego. W pierwszej części generatora przebiega spalanie gazu z niewielkim nadmiarem powietrza oraz mieszanie tak wytworzonego strumienia gorących spalin z częścią spalin cyrkulujących w obiegu suszenia, tak aby osiągnąć temperaturę końcową spalin przed kratownicą poniżej

56 1000C. Spaliny te przechodzą przez kratownicę generatora spalin do jego drugiej części, gdzie mieszane są ze strumieniem spalin cyrkulujących w obiegu suszenia, tak aby osiągnąć wymaganą temperaturę czynnika suszącego równą 260C. Ilość spalin cyrkulujących podawana do każdej z dwóch części generatora spalin ustalana jest za pomocą układów nastawy przepływu. Tak przygotowane spaliny za pomocą wentylatora podawane są do dwóch kanałów wlotowych suszarki. Ilość spalin podawanych do każdego z kanałów wlotowych suszarki ustalana i kontrolowana jest oddzielnymi układami sterowania przepływem spalin. Nadmiar gazów w układzie suszącym (spowodowany odparowywaną wilgocią oraz spalanym gazem) upuszczany jest do atmosfery poprzez układ stabilizacji ciśnienia w pierwszej części generatora spalin. Spaliny po przejściu przez suszarkę wraz z podsuszonym węglem podawane są do cyklonu rozładowczego, gdzie następuje oddzielenie węgla podsuszonego od spalin cyrkulujących w układzie suszenia. Wstępnie oczyszczone spaliny kierowane są do filtrocyklonu, gdzie następuje ich doczyszczenie (wydzielenie podsuszonego pyłu). Oczyszczone spaliny kierowane są do generatora spalin a ich nadmiar do atmosfery. Węgiel podsuszony i pył węglowy, oddzielony od spalin w cyklonie rozładowczym i filtrocyklonie kierowane są do zbiornika węgla podsuszonego. Zużycie gazu koksowniczego kształtuje się na poziomie 0,0154 m3/kg węglanatomiast zużycie energii elektrycznej wynosi 0,0223 kW/kg węgla. W wyniku spalania gazu koksowniczego charakteryzującego się dużą zawartością wodoru a także zastosowania cyrkulacji spalin, gaz suszący posiada dużą zawartość pary wodnej (ok. 60 %). Tak duża zawartość pary wodnej nie sprzyja efektywnemu suszeniu węgla, ponieważ siłą napędową tego procesu jest różnica prężności par na powierzchni suszonego ziarna węgla i otaczającego go gazu. Suszeniu bezprzeponowemu powinno poddawać się materiał o w miarę jednolitym uziarnieniu; w innym przypadku może wystąpić zróżnicowanie zawartości wilgoci w zależności od wielkości ziaren suszonego węgla.

Bębnowa suszarka obrotowa konstrukcji Chińskiego Instytutu Badania Węgla (China Coal Research Institute) jest również urządzeniem z bezpośrednią wymianą ciepła. Rysunek nr 5.16 przestawia schemat działania suszarki konstrukcji Chińskiego Instytutu Badania Węgla [Dokumentacja techniczna Chiński Instytut Badania Węgla 2012].

paliwo węglowe _węgiel

powietrze powietrze

wentylator powietrza

spalania ^{węgiel podsuszony}

system oczyszczania kondensatu wentylator wydmuch do atmosfery czysta woda żużel

Rys. 5.16 Schemat działania suszarki konstrukcji Chińskiego Instytutu Badania Węgla [Dokumentacja techniczna Chiński Instytut Badania Węgla, 2012].

Wilgotny węgiel podawany jest przenośnikiem taśmowym do zamkniętego dozownika bezpośredniego zasilania suszarki. Po procesie suszenia węgiel jest podawany poprzez skrzynię wyładowczą na przenośnik taśmowy. Medium suszące (gorący gaz) wytwarzane w podgrzewaczu (opalanym węglem lub gazem) jest