用于减少原褐煤中含水量的方法、设备及压机 本发明涉及一种减少粉碎的固体含碳材料和/或污泥，尤其是原褐煤中、因毛细作用而结合在纤维晶胞中的水含量的方法，该种方法是靠施加在待脱水的输入材料上的热能和压力而起作用的，由过热水蒸汽组成的热能和机械能供给并以表面压力形式施加在加压空间的输入材料上。
德国专利DE-PS 359440、334903和339034揭示了实施这种方法的工艺和装置。这些专利文献描述了从泥煤和类似材料中脱水用地工艺和装置，在该装置中待脱水的材料在圆形的圆筒内的薄垂直层中经预压缩，撤压后的材料在无压力下面受高压蒸汽的作用，再经受最终的加压。该工艺中最重要的是：材料面受蒸汽作用的步骤和由环形压力活塞限制的、容纳材料的空间，当活塞拉出时形成的空间可使材料能在这些圆形筒中延伸，从而使压饼被蒸汽的横向作用破裂。由于压饼破裂，在该工艺中每一给定步骤中供给的高压蒸汽可很容易找到通过输入材料并从松散的材料自由离去的途径，这样就形成了许多沟槽，通过这些沟槽大量的蒸汽仅以有限的作用喷泻在材料上，蒸汽无目的地冷凝在部分粉碎的输入材料的各侧表面上，这样，热能就以受控的方式释放给输入材料。经在冷态下将材料预压缩，在冷态下能被挤出的水就从材料中被排走。在泥煤中这些水主要以大量的表面水存在。对具有大量不是胶状结合的水的输入材料进行预加热从能量和工艺技术上来说是不经济的。另一方面，视褐只含有胶状结构的水，即由毛细现象结合在纤维晶胞中的水。
褐煤中的含水量大致为60％(重量比)。当这种褐煤在发电厂燃烧时，或者相当部分的褐煤输入需被直接消耗掉，或者来自燃烧气中的足够的热量必须用于蒸发水份。这部分高达22％(重量比)，取决于含水量的多少。只有当原褐煤中的含水量在燃烧前经有效的干燥或脱水工艺得以减少，才会减少这种能耗。
德国专利DE-PS359440中的工艺用于对原褐煤脱水，该工艺描述了各步骤，例如在压力下利用预先脱水除去自由表面水，这对于原褐煤是不必要的。该工艺的另一缺点是在不加压的汽蒸过程中不加控制，从而在最终的加压中没有充分的脱水。
用于实施DE-PS359440中的工艺的、在DE-PS334903和DE-PS339034中描述的装置，涉及到输入材料的供给和清除被脱了水的加压材料问题，这装置对于如发电厂所需的连续而大量的物料通过量来说是完全不适用的，因此也是不经济的。要使粉碎状态的原褐煤均匀流通，在稍加预压缩时，例如压力为5-8巴情况下，此时不可能使输入的材料进行蒸发，因为圆形活塞在有孔侧壁处不密封及由于由压力造成的切向伸展在圆活塞与汽缸内壁之间形成了不许可的间隙。因此，大部分蒸汽失去了，因此只能有限地使用脱水，这意味着：使用这样的装置实施这种工艺是不经济的。
使用这些已知的工艺而减少大发电厂里的褐煤中的含水量之所以是困难的，其原因是：例如当按照fleissner工艺使用高压釜并连带使用较贵的压力闸门(Druckschleusen)、风扇和高压泵时必须有较高的原褐煤通过量，并且设备开支也较高。与热干燥相比，尽管这种热脱水工艺的能消耗率较低，但至今它还未取得任何商业性成功。为了确保发电厂的大量通过的输入材料可被脱水，必须按照本发明使用其输入材料的堆积高度尽可能高，如约500毫米的大表面压滤机，其中的材料在台上经淋水的。对于从例如DE-PS472419中获知的连续工作双带压机，情况也是这样。考虑到最大堆积高度，当粉碎的原褐煤与脱水的被压缩的褐煤之比为3∶1并堆积角为约32°时，不适合使用在侧面打开的加压设备，因为在边缘处的损失较大。关于这问题，该工艺的蒸汽供应段的情况尤为如此。对于含有超过65％(重量比)的或多或少毛细作用结合的水份的固态含纤维材料情况，正如含有约75％(重量比)的水份的塑性流动的污泥的情况，上述情况则变得更为严峻。
为了利用垂直板的摆动来稳定机内的散流的塑性流动的一致性，如在有关为原泥煤脱水的德国专利DE-PS472419中一样设置一些侧壁和隔板。按照该专利的设备并未将有控的蒸汽流提供给被压缩材料中去，所以，其设计并不适合此目的。
所以，本发明的目的在于，通过一新工艺使原褐煤的大规模的工业化使用成为可能，该新工艺使用了热力字脱水，由此，发电厂操作中的流动通过量的总效率得以提高，使能达到所需的大量含碳固体的连续通过量的目的。为了防止蒸汽流从散材垫(Schüttgutmatte)的边缘冒出，并在压力表面上达到均匀的热能分布而不降低在边缘处的蒸汽压力，还希望设计一个设备的技术方案，该设备不再有上述缺点或能避免发生这些缺点。
这个课题可由权利要求1中的诸技术特征来解决。
按照本发明的这种热力学脱水工艺中的计算，能以少的热能和机械能的消耗对褐煤实行经济的脱水。对于高湿度下的流动通过量，通过预先使用本发明的除水方法可一定程度上改善发电厂操作的总效率，该方法在能量上是有其优点的。此外，与已有技术的热干燥工艺相比，可节省用于蒸发水所需的能量。
权利要求1的特征部分的特征a、b和c可具体地描述如下：
根据在分级分离前的原褐煤的颗粒大小(2至20毫米)不同，诸馏分的百分组成产生另外的输入材料的堆织结构如一不同的热传递，这样，由输入材料吸收的热量的变化是从室温20℃开始而在约15℃至40℃的范围内。给散装褐煤的传热特别是需由分散区A内的被加热至超过100℃的下分散带和侧向钢带的接触表面所施予。散装材料已经通过在传送带中和在分配器辊子上以及在分散机的逆行程中的预热获得了较高的温度，这些散装材料分散铺成几层，直至这些分散的材料达到高度H。由于在两侧进行宽范围内的喷射汽蒸，要求比喷射汽蒸温度(≥150℃)略高些，因为在散装输入材料的中心(H/2≤250mm)，降低的蒸汽温度要足以将即使是中心处的散材在颗粒化褐煤的中心也要加热至100℃以上。
经对输入材料最好在等容线情况下将其压缩到最高达近似等于喷射汽蒸压力后，在粉碎的散料的各中间空间里必定会产生具有等压压力分布的均匀的蒸汽流。因为对流通的阻力到达至少H/2(这取决于上述散材的不同的结构)，蒸汽压力必须是在5巴至8巴范围内。
为了除去在纤维晶胞中由于毛细作用而结合的水份，粒状褐煤(例如颗粒大小为约2至10毫米中心的温度必须达到大于100℃的温度，以便将其中结合有水的纤维中的毛细管和孔破裂掉，也就是说，粒状材料必须使表面温度达到至少在＞100℃和＜150℃之间，即约125℃，这样，以后在压力室内的压力升高时，水份急剧地被挤出，最高达75巴的加压压力是由推积高度(H＝50毫米)、颗粒物料的大小及其百分组成决定的。
在一个完全封闭的空间内的宽范围的蒸汽喷射汽蒸能使带有热能的粒状褐煤的流通最佳，其中在压力室中的散材上的等容压缩压力必须大于散材的密度，然而因为渗透性要求而基本上不会大于蒸汽压力。
下面列述实施上述方法用的设备和压机的其它优点：
在输入材料的整个压力表面上，从上、下两侧进行均匀的蒸汽喷射汽蒸，这样使堆积高度较高，并且具有单位时间里通过量较大的经济上的优点，因为来自任一侧的蒸汽只需流过堆积高度H的一半即可。于此同时，在循环运行通过压机的散布箱带系统(Streukastenbandsystem)中的散布防止了由于外冒和蒸汽压力的降低造成的蒸汽能量的损失，因为由于堆积角度的干扰影响被排除了。因此，即使是半糊状物质，例如泥煤，也能被可靠地处理。
由于循环散布箱带系统的闸门系统使用了闸阀和位于压力室的进、出口的叶板，这样不仅利用了气密关闭的蒸汽压力室的技术上的优点，而且，利用在压滤机的分阶段性工作中打开和关闭闸门能使整个设备得以几乎连续地工作，并由于散布箱带系统的支配而给整个设备带来简化设备和节省空间的好处。
在压力室前面的循环散布箱带系统的预加热起到了对分散的散装颗粒状褐煤进行预热的作用，这从能量上说是有好处的，并且避免产生由于在喷射汽蒸中在散布箱带系统中冷凝造成的不必要的损失，这样，热量就全部传到输入材料上。此外，从脱水工艺中释放的热量可经济地用于预热。
使用的编织金属带以有利的形式设计成可在下方移动面用作散布机带，并安装在上方压力板的上方，该金属带不仅过滤掉在上侧和下侧的大表面上的排出的煤水，而且在喷射汽蒸中能提供有效的表面分布。由于设备设置得有利，编织金属带上的煤残余物可由例如喷射的蒸汽自动清洗掉。通过从两侧交换喷淋蒸汽可以洗净被堵塞的排水孔。位于上方和下方的整个脱水系统上的表面吸滤(Absaugung)将粒状褐煤中的脱水槽数量减去了一半，并缩短了挤出煤和冷凝水所需的时间。
因此，本发明涉及的工艺的优点是：分布在料台表面上的每个散料流动粒子在最佳的渗透情况下都均匀地获得了由水蒸汽提供的热能；从被均匀加热的输入材料中，在高压下在整个表面上排出水份。在将输入材料送到工作台中的压机的同时，连续而阶段性的进行着热力学脱水工艺和将被脱了水的受压缩的材料送出压机，这样，总的大散材流能在一系列完全受控的步骤中以几乎连续的流通量方式被脱水。
实施该工艺中的各步骤用的设备和压机说明于其它的权利要求中。有一循环的散布机带(umlaufendes Streuband)行经一结合到一单层压机(Einetagen-presse)中的压力室，该压力室是靠一遵循工艺步骤工作的闸门系统打开和关闭的。
通过下面对图示该设备和压机的诸附图、各权利要求及说明书的描述，可看到本发明的其它优点。其中，诸附图为：
图1和图2表示本发明的设备，其中本发明涉及的压机在散布和加压步骤中加进了粒状褐煤；
图3以放大比例表示了如图1中所示的散布机(Streumaschine)；
图4、5和6均是正视图，表示了本发明涉及的散布系统(Streusystem)及散布机、散布机带(Strenband)和侧向钢带的详细结构；
图7是本发明的压机的正剖视图；
图8以放大比例表示的图1中的压机；
图9为沿图8中“D-D”剖切的压机的俯视图；
图10、11、12和13表示了图7中的压机的各细节(其中图10是沿下述图15中“d-d”剖切后得；图11是沿下述图17中的“e-e”剖切后得；图12是沿下述图18中的“f-f”剖切后得；图13是图10中“A”部的放大图)；
图14、15、16、17和18表示压力室系统(Druckkammersystem)的详细结构，该系统是用作压机的入口和出口；以及
图19以放大比例表示了如图8所示的压机细节。
图1和2表示出本发明的目的，它包括建立一套为热动力学脱水系统所用的设备，该系统用于如从原褐煤中脱去如约60％的含水量(重量比)，它包括：
A)散布区，它将粒状褐煤连续散布在循环散布箱带系统(umlaufendes
Streu-Kastenbandsystem)中的工作台上；
B)结合有压力室(Druckkammer)和闸门系统(Schlensensystem)的单级压
滤机(Einetagenfilterpresse)；及
C)从压力室向外送出煤压板(Kohlepreβplatte)并结合供后面粉碎干燥
(Mahltrocknung)用的预先研磨(Vorzerkleinerung)。
图1和2中的散布区(Streustrecke)A表示了将分级的原褐煤从固定的料斗系统1连续地送到水平的可逆的传送带2。可逆的散布机3(见图3中的侧视图)将粒状褐煤6分散铺在散布带4上，该散布带4靠其回转而通过压滤机(Fil-terpresse)5。在图2中的“a-a”剖面和图4中的剖视表示了散布机3的辊式粉碎机座(Walzenstuhl)，将粒状的褐煤散布于散布箱带系统中。散布箱带系统由下方的环行散布机带4和两条钢带8组成，其中两钢带8是不渗透气体并环行的，它两在散布机带4的左、右两侧在垂直方向上运行。下方散布机带4取可透蒸汽的编织金属带形式，但在侧向散布箱带8垂直站立的外缘10处用如金属或耐热塑料作了气密密封处理。散布箱带系统同步地通过压力室40。横截面为严格的矩形的散布的粒状褐煤在散布机3上铺设高度高达H，如此就稳定地被输送到压力室40中(如图7和10所示)。当垂直的支持辊子9稍有倾斜，散布箱带8被压并紧贴于密封带(Versiegelungsstreifen)10。钢带4和8在垂直支撑辊9与水平支撑辊11之间沿着导热板(Wrmetragerplatten)12滑动，这样，沿着散布机区域A散布箱带系统(图8和9中有详细表示)被预加热至超过100℃，这样，此后在压力室40中，在蒸汽加工阶段中无凝聚热从蒸汽中不需要地被排出。与此同时，被加热的钢带4和8被用来对散布箱带区域中的粒状褐煤6预加热，并在褐煤进入压滤机5之前将它加热至约60℃，脱水过程中排出的废热可以利用。类似地，传送带2能被加热，使在工作台上散布为一或多层的、并进入散布箱带系统7的粒状褐煤6能被预热。此外，在散布机3中用于横向分布粒状褐煤的分配器辊子38被加热了。
如图7、8和9所示，带有相结合的压力室和在B区域中的闸门系统的压机5是一种固定的单级上活塞式压机(Einetagenoberkolbenpresse)。散布箱带系统从散布区A循环运行到压力室区B中，而后者则借助于下方的编织金属带(Metallgewebeband)4在压力室40的下方的固定的和加热的蒸汽喷射和脱水板13上方滑行。脱水板13上的诸中心孔14能起加热作用，在脱水工艺中放出的热量可有利地用于此用途。在加压或过滤表面上均匀地分布有许多蒸汽喷射孔15，孔间距大约为90毫米，并位于靠近压机的下边之处。网孔宽度约为0.5毫米的编织金属带4可确保良好的表面蒸汽分布情况。有许多排水孔16同样以约90毫米的孔间距分布在压机的表面上，它们被结合到与压机表面相对一侧上的收集孔中以捕捉住在蒸汽喷射后释放出的毛细作用的水。上压板17按同样方式设计，但是，上方编织金属带18能替代上方压力板17以用作蒸汽分配器和过滤纤维。在蒸汽喷咀区内利用约6至8巴压力的蒸汽自动清洗过滤纤维。在集水孔(Wasseraufnahmebohrung)16区内，必要时由一外部的换向阀进行清洗，该阀可从排水抽吸转换到蒸汽喷淋。
图7至13表示了压力室系统(在B区)。为使由散布箱带系统送进压机的所有散装流动的粒状褐煤能被蒸汽均匀地喷淋，散装物流，即松散的粒状褐煤6在所有侧均被密封的，并将它气密到较高程度。凝集在压力室40中进行。压力室系统包括下列功能部分：—下方固定的压力板13，它位于压机架(Pressenrahmen)30内；—垂直侧部压力板条(Seitenandrückleisten)19，分别位于压力板13的纵向的左 侧和右侧，这些板条加压于诸液压短行程汽缸20上并横向抵靠于上压板17， 而上压板17是由液压汽缸34驱动的；—从上方垂直工作的长活塞汽缸34和沿水平从两侧压在压力室40上的短行程 汽缸30，该机架在整个压力表面25的全长范围内包含了压力室40。
钢带8，也称作散布箱，和下方散布机带4一起，由轮鼓传动被同步地穿越压力室40，而随着待压缩的物料送入和送出，垂直设置的钢带8沿着侧部压力板条19的光滑的内表面和上压板17的光滑的外表面滑动。侧部压力板条19在侧向压力下由短行程汽缸20导引，也就是说，在钢带4和8的传输运动中无负载。在蒸汽喷射和加压阶段中上压板17上的侧压力是不同的。压力板是由气密性弹性橡胶垫密封而抵抗蒸汽压力。当钢带4不移动时，如果侧部压力板条19被液压压力缸23垂直向下加压，侧向压力板条19接着就靠弹性橡胶垫42气密抵靠于密封的下边缘10，当侧部压力板条19无负载时，借助于压力弹簧24被解脱，以使散布带4自由运行。
图14至18表示了压力室系统中的入口闸门26和出口闸门27。在位于运行线上的压力表面矩形(Preβflacherrechteck)25的短边，可从上方由液压滑轨36和37送进一闭锁闸板28和一中插板22。该闭锁闸板28又有一气密弹性橡胶密封圈29抵靠于上压板17的正面。该闭锁闸板28还通过利用耐热弹性橡胶板41对被加压和脱水的煤板(Kohlplatte)31和两根钢带8的支撑而保护自身，这样，当短行程汽缸20施加液压力时，来自上方的该液压力就提供了侧向的相对于煤板31的气密密封。来自蒸汽压力的水平推力和在脱水过程中的压力由一附加的液压闭锁系统缓冲了。如图16所示，在入口26处，有一刮板22受液压驱动而在两垂直钢带8之间沉入褐煤中，当压机一受压载，散布的散装物流的前沿32在压机的正面被压缩，并朝着闭锁闸板28向下移动。液压气缸37能用来改变在整个堆积高度H内的插入深度Y，使当粒状褐煤6在刮板前缘33下面被压时，在蒸汽喷射时可相对于蒸汽压力具有足够的密封性，并且可避免在压力室40的正面漏出散布的散装物料。借助于外部侧部压力板条19，在蒸汽喷射过程中刮板22可活动并沿侧向为对蒸汽密封地夹紧于诸钢带8之间。和侧部压力板条19一样，闭锁闸板28和刮板22受加热，使在蒸汽喷射过程中把热能毫无损失地传送给粒状褐煤6。
从图11至19可看出本发明工艺的一系列步骤。图14、15和10表示出压力室40的排空和加载情况。图14表示在加压结束后在纵向段的压力室处在打开状态。图15表示散布箱带7在运动中以给压力室40加载。如图10所示，加压和脱了水的煤板31被携带，并送入了被喷淋过的散装粒状褐煤物料。在物料流的前沿32到达闭锁闸板的位置之前闭锁闸板28有一短时间碰到煤板31。
图16、17和19表示出蒸汽喷射的情况。图16表示在纵向段的压力室40被气密性地关闭了，也就是说，借助于液压压力缸34将上压板17下降到一恰恰低于堆积高度H的位置并被保持在该位置，这样，粒状散料等容地位于所有各侧，也就是说，它被压缩了。施加在粒状褐煤6上的压力最大值大约和此后的蒸汽压力相等，这样，在被粉碎的散料中的无数中介空隙中的蒸汽压力是等压分布的。接下去，侧部压力板条19的和闭锁闸板28的所有液压滑轨20、23、36、35和37以及刮板22均被启动，即将压力室40气密性地关闭。图11和17表示了来自上压板17和/或下压板13的热蒸汽是同时或交错地喷到粒状褐煤6中的。在符合热容量所需的一定量的蒸汽喷入后，关闭蒸汽阀，开始加压。即使在蒸汽阀关闭前，上压板17能从位置调节被液压切换到在最初低的液压压力时压力调节。
图12和18表示了经压缩在压滤机5中的机械脱水。在蒸汽阀被关闭后由压力控制器将诸压力缸34切换到它们的最大压力，以便加速在粒状褐煤6中的吸收和加快脱水。
在依靠长行程气缸34打开压机5后，将已脱了水的煤板31送出压机，并送到C区域中的收集器36以供进一步加工。