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Vorrichtung zum Trocknen von faserigem Gut, wie Torf.
Den Gegenstand des Patentes bildet eine Vorrichtung zum Trocknen von faserigem Gut wie z. B. Torf od. dgl., in welcher das Gut fein verteilt in einem aufwärtsgerichteten Strom eines gasförmigen Mittels schwebend durch eine oder mehrere Stufen aufrechter, aussen beheizter Rohrbündel, deren Rohre schraubenförmig ausgebildet sind, hindurchgeführt wird. Derartige Vorrichtungen sind bereits in grosser Zahl bekanntgeworden, wobei man jedoch bei diesen bekannten Vorrichtungen das zu trocknende
Gut vorher von den langfaserigen Teilen befreit hat.
Das wesentliche Kennzeichen der patentgemässen Einrichtung besteht nun darin, dass die Rohre der Vorrichtung einen inneren Durchmesser von etwa 5 cm bis etwa 11 cm und eine Steigung von nicht mehr als dem 20-30fachen Durchmesser aufweisen, was eine Aufarbeitung des Fasermaterials ohne vorherige Entfernung der langen Fasern ermöglicht. Gleichzeitig wird der Aufwand an Wärme für die Trocknung des Gutes wesentlich herabgesetzt und dabei überdies noch die Verwendung der bekannten Rohrbündel ermöglicht. Es ergibt sich ferner der Vorteil, dass jede Verstopfung der Rohre vermieden wird. Überdies kann durch die patentgemässe Einrichtung die Rohrlänge auf den zwanzigsten Teil der früher üblichen herabgesetzt werden.
Auf der Zeichnung stellt Fig. 1 eine Vorderansicht der Gesamtanlage einer Bauart der patentgemässen Trockenanlage dar. Fig. 1 a ist ein teilweiser Schnitt und Fig. 2 eine Draufsicht dieser Bauart.
Versuche haben ergeben, dass der innere Durchmesser eines Spiralrohres von einer Gestalt entsprechend der Fig. 4 der britischen Patentschrift Nr. 312964 wenigstens 6-2 cm betragen soll mit einer doppelten Spirale von etwa 60cm Leitsteigung und 30cm Spiralsteigung, wobei nach der ganzen Längserstreckung einer Einheit keinerlei Querschnittsverengungen erfolgen sollen. Die Länge des Rohres soll in einem Verhältnis zum Durchmesser stehen und etwa 18m betragen. Wenn die Geschwindig- keit des Gasstromes durch die Rohre bei dieser Anordnung etwa 9 m pro Sekunde beträgt, hat sich ergeben, dass eine Entfernung der Torffaser durch Absieben nicht erforderlich ist und dass ein ununterbrochener Betrieb mit hohem Wirkungsgrad und ohne Verstopfung aufrechterhalten werden kann.
Der gesamte Torf kann einem doppelt oder mehrfach wirkenden Trockenprozess unterworfen werden, was bisher nicht möglich war.
Dabei hat es sich gezeigt, dass bei Errichtung einer gegebenen Heizfläche, auf welcher mit der verwendeten Temperaturdifferenz die Wärmeübertragung wesentlich abhängt, die Anwendung von Bohren grösserer Länge die Wärmeübertragung verbessert, während eine Vergrösserung des Durchmessers von keiner besonderen Bedeutung in dem angegebenen Sinn ist.
Die vorherrschende Wirkung einer Vergrösserung des Durchmessers der Rohre im Zusammenhang mit der Tatsache, dass eine gewisse Mindestgeschwindigkeit des Tragmittels als erforderlich für die Bewegung des Materials in einem Schwebezustand durch die Rohre zu gelten hat, besteht darin, dass eine grössere Menge des Tragmittels in der Zeiteinheit für jede zu übertragende Wärmeeinheit während der Trockenzeit erforderlich ist. Der Wärmeballast des Tragmittels wird vermehrt und infolgedessen auch die Wärme, welche für die Trocknung erforderlich ist.
Bei Vermehrung der Rohrlänge in demselben Verhältnis, als innerhalb gewisser Grenzen ihr Durchmesser vergrössert wird, kann das Verhältnis des Tragmittels zur Wärmeeinheit, welche zu übertragen ist, konstant erhalten werden, wobei sich ein hoher Wirkungsgrad für die Trocknung ergibt, der für die Vorrichtungen gemäss dem Gegenstand früherer Patente der Patentinhaberin eigenartig ist.
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Dieser Wirkungsgrad kann aufrechterhalten und für die Trocknung von ungesiebtem Torf und ähnlichem Fasermaterial in einer praktisch wirtschaftlicheren Form benutzbar gemacht werden, als dies bisher möglich war.
Bei der praktischen Anwendung der vorstehenden Betrachtungen wird eine Ausführungsform der Trockenvorrichtung hinsichtlich ihrer wesentlichen Teile entsprechend den früheren Patenten derart gebaut, dass er einen wirtschaftlichen Betrieb bei geringen Temperaturdifferenzen, die Anwendung einer Mehrfachtrocknung gestattet und ermöglicht, dass die Trockenrohre derart gebaut werden, dass die Torfteilchen während ihres ganzen Durchganges durch dieselben nahe an den geheizten Wänden verbleiben.
Der Aufriss der Vorrichtung nach den Fig. 2. 3 und 4 der Zeichnungen der britischen Patentschrift Nr. 294289 wird wesentlich in der Weise geändert, dass der Förderer i, der Mischer i' und zweckmässig auch der Förderer Q ; weggelassen werden, der letzte Förderer bringt den Zerkleinerer in Verbindung mit dem ersten Trockner, der bei niedriger Temperatur arbeitet, und verbindet diese derart, dass der zerkleinerte Torf zweckmässig durch die Schwerkraft in das nach aufwärts geblasene gasförmige Medium nahe am unteren Teil dieses Trockners eingeführt wird. Leitungen Og und ( einschliesslich Förderern zur Erzielung eines neuerlichen Kreislaufes eines Teiles des getrockneten Torfes durch denselben Trockner werden gleichfalls vermieden.
Wenn man mit Torf von einem verhältnismässig hohen Wassergehalt in einem lediglich grob zerkleinerten Zustand arbeitet, haben die Trockner und Rohre mit einem Material zu tun, das schwieriger zu verarbeiten ist als dasjenige, was bisher verarbeitet wurde.
Der Torf, abgesehen von seinen Fasern, soll genügend fein zerteilt werden, dass er durch ein
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Medium bei der angegebenen Geschwindigkeit. Die Rohre der Trockner weisen eine Spiralform auf und eine Bohrung von nicht weniger als 5 cm, wobei die Länge der Rohre über die bisher gebräuchliche Länge von 10 m vergrössert wird. Wie bereits angedeutet, wird die Gefahr einer Verstopfung vermindert, wenn die Geschwindigkeit entsprechend hoch ist. Es können Rohrlängen von 26 m und darüber angewendet werden. Es können also an Stelle von fünf Rohrtrocknern mit kürzeren Rohren in einer Stufe drei Rohrtrockner zur Anwendung gelangen. Durch eine entsprechende Vermehrung der Rohrlängen und eine Verminderung der Trockenmäntel kann die Bauart der Torftrockenvorrichtung wesentlich verbilligt werden.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform kann ein doppelt wirkender Trockenapparat zwei Sätze von Rohren enthalten, die 26 m lang sind und eine erste dampfbeheizte Trockenstufe bilden, während ein weiterer Satz von derselben Menge die zweite, bei einer niedrigeren Temperatur arbeitende Stufe bildet. Alle Rohre haben einen Durchmesser von 61/2 bis 7* em. Gegebenenfalls kommen fünf Sätze von Rohren in Betracht, welche 26 m Länge und eine Bohrung von 11 cm aufweisen.
Es wurde festgestellt, dass es nicht allein eine untere Grenze gibt, unterhalb welcher die Rohre nicht in der Lage sind, ungesiebtes Material durchtreten zu lassen, es gibt auch eine obere Grenze, welche den Wirkungsgrad ungünstig beeinflusst, indem, ein grösserer Wärmeverbrauch für die Gewichtseinheit verdampften Wassers erforderlich ist. Diese Grenzen beziehen sich auf Rohrlängen für praktisch in Betracht kommende Vorrichtungen, d. h. wobei die Summe der Rohrlängen in den verschiedenen Stufen in einem gewissen Verhältnis zu dem inneren Durchmesser der Rohre steht, wobei, wie bereits bemerkt, dieser Durchmesser nicht weniger als 5 cm und nicht mehr als 11372 cm betragen soll.
Das günstigste Verhältnis für die Trocknung von Torf mit doppelt wirkender Heizung, das ein Optimum für die Trocknung dieses Materials ergibt, bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 50%, der auf 10% herabgesetzt werden soll, beträgt 1400 : 1. Wenn jedoch die Temperaturdifferenzen und die Rohrdurchmesser herabgesetzt werden, ist die Trocknung von der Zeit abhängig, während welcher der Wärmeaustausch an der aktiven Oberfläche der Trockner erfolgt, d. i. von der Gesamtzeit, während welcher das Material durch die geheizten Rohre tritt.
Der Grad der Bewegung wird bestimmt durch die Berücksichtigung eines entsprechenden Schwebezustandes und beträgt für Torf bei einer Geschwindigkeit von 8 n/see., wenn das Material frei von Brocken oder Teilchen ist, welche grösser sind als 2, Maschen/es, so dass bei einer Trocknung, welche geringer ist als von 50% auf 10%, sich ein Verhältnis von wenigstens 1400 : 1 ergibt unter Anwendung einer entsprechenden Trockenzeit.
Für irgendeine gegebene Herabsetzung des Feuchtigkeitsgehaltes unter Vermeidung einer doppelt wirkenden Trocknung ändert sich die durchschnittliche Temperaturdifferenz ; ihre Zunahme gstattet, verhältnismässig kürzere Rohre mit gleichem Wirkungsgrad zu verwenden. Dreifach oder mehrfach wirkende Trocknung ergibt unter Verwendung kleinerer Temperaturdifferenzen anderseits eine längere Trockenzeit, falls derselbe Wirkungsgrad verlangt wird. Falls die Geschwindigkeit der Bewegung des Materials nicht unter 8/sexe. vermindert werden kann, sind verhältnismässig längere Rohre erforderlich.
Das Verhältnis der Rohrlänge zum Durchmesser, welche den Wirkungsgrad der Trocknung bestimmt unter Verwendung irgendwelcher gegebener Rohre oder Trockner (Einfach-, Zweifach-oder Mehrfacheffekt), ist veränderlich über einen gewissen Wert einerseits eines Optimums, unter welchem die Anlage in wärmetechnischer Beziehung unwirksam wird und ober welchem die Anlage durch Vervielfachung der Teile komplizierter und kostspieliger zu werden beginnt, als dem Wirkungsgrad in wärme-
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technischer Beziehung entspricht. Für den Fall einer doppelt wirkenden Trocknung der angegebenen Art und in der Anwendung auf Torf, dessen Wassergehalt von 50% auf 10% vermindert werden kann, beträgt dieser Wert von etwa 500 : 1 bis 2000 : 1.
Bei der dargestellten Ausführungsform einer patentgemässen Vorrichtung, welche dazu bestimmt ist, Torf unter den angegebenen Bedingungen zu verarbeiten, kommen drei Trockner A, B und C zur Anwendung, durch welche das Material in Serien schwebend durchgeführt wird. Die Trockner bestehen aus Mänteln , Bi und C1, welche Rohre A2, B2 und C2 der bereits erörterten Spiralform gemäss der Darstellung im Querschnitt nach Fig. 1 a umschliessen. Diese Rohre weisen im Maximum einen inneren Durchmesser von 5% cm auf und sind 23 m lang, so dass ihre Gesamtlänge etwa 69 m beträgt.
Entsprechend dem zunehmenden Volumen, bedingt durch die Verdampfung, enthalten die Mäntel A, B, und CL eine zunehmende Anzahl von Rohren.
Der zu trocknende Torf wird nach der Zerkleinerung in einer beliebigen geeigneten Vorrichtung, welche grundsätzlich mit N bezeichnet wird, ohne eine weitere Behandlung durch eine Rutsche 0 in eine Kammer 01 am unteren Teil des Trockners C geschafft. Von diesem Punkt wird er schwebend
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den Mantel C1 und durch Wärmeaustauscher, die zusammen mit Wäschern E, E1 arbeiten, erwärmt wird, wobei die Wärme ausgenutzt wird, die durch die Kondensation von Dämpfen gewonnen wird, die sich bei der Trocknung des Materials in den andern Rohren A2, B2 entwickeln.
Durch die Leitung L1 wird das teilweise getrocknete Material zu den unteren Enden der Rohre Bs in den Mantel B1 geschafft und nach Durchtritt durch diese Rohre und einer weiteren Trocknung wird es durch einen zweiten Windsiehter 12 abgetrennt und durch die Leitung L, zu den Rohren-1, des
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abgeschieden und durch L3 in trockenem Zustand zu irgendeiner weiteren Verwendung entleert.
Die Geschwindigkeit des Materials in den Rohren der Trockner a und H beträgt etwa 9 m/scc. und die Gesamtzeit der Trocknung in den Rohren der drei Stufen beträgt etwa 7 Sekunden.
Für die Trockner A und B, welche durch Frischdampf beheizt werden, welche parallel durch die Mäntel , Bi rund um die Aussenseiten der Rohre strömt, verfolgt das Traggas, z. B. Luft oder Dampf-
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das Gebläse H2 nach aufwärts durch den Mantel-1 geschafft, gelangt gegen den Windsichter J3, wo das Material abgeschieden wird, und von hier durch die Leitung P1 zu dein Trockner B, dem Wind- sichter. 12 und die Leitung P2 zu dem unteren Teil des Wäschers R Aus dem oberen Teil desselben wird das gekühlte Medium durch die Leitung P3 durch die Zugwirkung des Gebläses K2 zurückgeleitet.
Bei dem erwähnten Apparat wird das Material lediglich einer Zerkleinerung auf einen gewünschten Feinheitsgrad unterworfen und hierauf zur Erzielung einer Gleichmässigkeit gemischt. Vor Eintritt in die bei niedriger Temperatur arbeitende erste Trockenstufe C wird das Material keinem irgendwie gearteten andern Verfahren unterworfen, sondern lediglich mit genügender Gleichmässigkeit in den aufwärtssteigenden Gasstrom am Boden des Mantels eingeführt.
Das gesamte Material, das so eingeführt wird, wird einer doppelt wirkenden Trocknung unter Erzielung eines hohen Wirkungsgrades unterworfen.
Insoweit das erörterte Verhältnis unter Berücksichtigung des erforderlichen Wirkungsgrades veränderlich ist, sind der Feuchtigkeitsgehalt und die Temperaturdifferenzen zu berücksichtigen. Das Verhältnis kann weiters bei Verarbeitung von anderem Fasermaterial geändert werden. Das Festhalten an dem Optimum, das durch Versuche festgestellt wird, ist im wesentlichen auch von wirtschaftlichen Erwägungen abhängig.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Trocknen von faserigem Gut wie Torf, in welcher das Gut feinverteilt in einem aufwärtsgerichteten Strom eines gasförmigen Mittels schwebend durch eine oder mehrere Stufen aufrechter, aussen beheizter Rohrbündel, deren Rohre schraubenförmig ausgebildet sind, hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Verarbeitung des Fasermaterials ohne vorheriger Entfernung der langen Fasern die Rohre dieser Vorrichtung einen inneren Durchmesser von etwa 5 cm bis etwa 11 cm und eine Steigung von iiieht-melir als dem 20-bis 30fachen Durchmesser aufweisen.