Quelle: http://www.process.vogel.de/anlagen_apparatebau/engineering_dienstleistung/articles/90594/


Einsatz von Kühlbandanlagen zur Verfestigung
von Kohleschlamm zu Heizmaterial

Manja Felgentreu


Fellbach – China besitzt zwar Erdölvorräte, diese sind jedoch nicht gross genug, um den schnell steigenden Inlandsbedarf zu decken. Dafür verfügt China über gewaltige Kohlevorräte. Schon in den 70er Jahren begann man daher die direkte Kohleverflüssigung (DCL – Direct Coal Liquefaction Technology) zu entwickeln, mit dem Ziel, aus fester Kohle flüssigen Kraftstoff zu gewinnen. Das China Coal Research Institute (CCRI) baute eine Versuchsanlage und untersuchte damit verschiedene Kohlearten. Basierend auf diesen Versuchen wurde ein riesiges Investitionsprogramm zur Erschliessung und Nutzung grosser Kohlevorräte in der Inneren Mongolei beschlossen. Die Erschliessung des Feldes, die Gesamt-Investition und der Betrieb der geplanten Anlagen werden von der chinesischen Shenhua-Gruppe getätigt. Mit einer Produktion von über 200 Millionen Tonnen Kohle im Jahr 2006 ist sie der grösste Kohleproduzent in China.


Verfestigung des Kohleschlamms

Beim DCL-Verfahren fällt nach der Umsetzung der Kohle zu Kohlenwasserstoffen ein Reststoff in flüssiger Form an. Dieser Reststoff, so genannter Coal Slurry, enthält neben Kohlenwasserstoffen auch Verunreinigungen aus der Kohle und muss entsorgt werden. Da er aber noch genügend Energie enthält, entschloss sich die Shenhua-Gruppe, ihn als Heizmaterial einzusetzen.

Der Kohleschlamm fällt mit niedrigen Viskositäten und hohen Temperaturen an. Da ein Transport und eine Lagerung unter diesen Bedingungen sehr unwirtschaftlich und umweltgefährdend sind, muss das Material verfestigt werden und zwar in einer Form, die eine leichte Handhabung und ein einfaches Wiederaufschmelzen gewährleistet. In Pilot-Versuchen wurde festgestellt, dass eine Schuppenform die wirtschaftlichste Lösung ist. Weiterhin wurde festgestellt, dass ein kontinuierlich laufendes Stahlband – eine so genannte Stahlbandkühlanlage – die optimale Lösung darstellt. Das System bietet ausserdem den Vorteil einer langjährigen Betriebserfahrung, hoher Zuverlässigkeit und hoher Umweltverträglichkeit.


Funktion der Kühlbandanlage

Das Produkt hat folgende Ausgangsparameter: Viskosität ca. 500 mPa•s, Temperatur ca. 310 0C, Schmelzpunkt ca. 150 0C, Dichte 1360 kg/m 3.

Es wird durch eine Aufgabeeinrichtung – ein so genanntes Überlaufwehr – gleichmässig auf ein kontinuierlich laufendes, mit Wasser gekühltes, 1,5 m breites Stahlband aufgegeben. Das Überlaufwehr ist beheizt, um ein vorzeitiges Erstarren des Produktes zu verhindern, und stellt sicher, dass eine gleichmä?ige Verteilung über die gesamte Breite des Stahlbandes erfolgt. Seitliche Begrenzungen verhindern ein Überlaufen des Produktes über die Stahlbandkanten.

Das Stahlband wird gleichmässig von der Rückseite mit etwa 26 0C kaltem Wasser gekühlt. Das Produkt wird auf eine Abladetemperatur von etwa 90 0C, also weit unter die Schmelztemperatur abgekühlt.

Vor der Aufgabe wird ein Trennmittel auf das Stahlband gesprüht, wodurch ein Ankleben verhindert und die Produktabnahme am Stahlbandende erleichtert wird. Das abgekühlte Produkt liegt am Ende des Stahlbandkühlers als gleichmässige Schicht vor. Abhängig von dem Ausgangsmaterial (Kohle) und den Prozessparametern kann das verfestigte Material sehr unterschiedliche Konsistenz aufweisen, von spröde bis zäh-klebrig. Deswegen wurden unterschiedliche Abnahmevorrichtungen für die Materialschichten vorgesehen: Sprödes Material wird durch einen Fingerbrecher zerkleinert und fällt dann in eine Transportschurre. Teigiges Material wird ohne den Fingerbrecher abgenommen und durch Schwerkraft weitertransportiert. Über dem Stahlband befindet sich eine nahezu luftdichte Haube, über welche die entstehenden Dämpfe abgesaugt und einer Reinigungsanlage zugeführt werden.

Die Gesamt-Investition erfolgt in mehreren Stufen. Im Zuge der ersten Stufe wurde der Auftrag über zwölf Stahlbandkühlanlagen an Sandvik vergeben. Jede dieser Anlagen sorgt jetzt mit einem Durchsatz von 15 000 kg/h dafür, dass chinesische Heizkessel mit einem „wertvollen Abfallprodukt“ gefüttert werden.