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Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von Massengütern hohen Wassergehaltes, ins- besondere von Torf
Die Erfindung bezieht sich auf ein Trocknungs- verfahren und die beispielsweise Ausführung einer Anlage zum Trocknen von Massengütern mit hohem Wassergehalt z. B. Torf, Rüben- schnitten usw., die durch Pressen oder andere mechanische Verfahren nicht entwässert werden können.
So enthält Torf 90% Wasser, das durch
Pressen allein nicht entfernbar ist. Man ist daher bei Torf auf die Trocknung angewiesen. Diese
Trocknung wurde in der Regel als Freiluft- trocknung durchgeführt, was viel Zeit in Anspruch nahm und ausserdem in unseren Klimaten nur während weniger Monate im Jahr möglich ist.
Man hat daher auch schon vorgeschlagen, den
Torf auf künstlichem Wege, d. h. in geheizten
Trocknungsanlagen zu trocknen. Diese konnten sich jedoch mit Rücksicht auf ihren schlechten thermischen Wirkungsgrad und ihre geringe quantitative Leistungsfähigkeit nicht einbürgern.
Es ist auch bereits ein Trocknungsverfahren für Torf bekannt geworden, bei welchem die Trocknungsluft im Kreislauf geführt werden soll. Nach diesem Vorschlag bleibt aber das in mehreren Trockenkammern enthaltene Trockengut bis zur völligen Entwässerung am Einbringungsort und der Trocknungsvorgang verläuft derart, dass die erhitzte Trocknungsluft von einem Wärmespeicher in eine Trockenkammer, hierauf wieder in einen Wärmespeicher und dann in die zweite Trocknungskammer usw. gelangt, worauf die in den Trocknungsabgasen enthaltene Luft- und Verdampfungswärme in einem zweiten Satz von Wärmespeichern wiedergewonnen wird.
Im Gegensatz zur Erfindung muss aber der Lauf der Trocknungsluft zeitweisen Richtungsänderungen unterworfen werden, so dass die einzelnen Teile der Einrichtung abwechselnd verschiedenen Verwendungszwecken bei verschiedenen Temperaturen zugeführt werden müssen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung dieses bekannten Verfahrens wird das Trockengut, entweder ständig oder mit Unterbrechungen, durch nebeneinanderliegende Trockenkammern geführt. Die bisher räumlich getrennt liegenden Wärmespeicher sind mit der zugehörigen Trockenkammer zu einer Stufe vereinigt, wobei der
Wärmeaustausch zwischen der Trockenkammer und dem einen Wärmespeicher durch Luft- umwälzung bewirkt wird. Die Trocknungsluft durchstreicht aber nicht die Trockenräume unmittelbar nacheinander, wie dies bei dem Erfindungsgegenstand der Fall ist. Überdies muss auch hier der Kreislauf der Trockenluft infolge der allmählichen Abkühlung der Wärmespeicher abwechselnden Richtungsänderungen unterworfen werden.
Demgegenüber beruht das erfindungsgemässe Verfahren auf völlig anderen Grundsätzen. Der Wärmeaustausch erfolgt in den einzelnen Trockenkammern selbst, u. zw. durch ein besonderes System von Wärmeaustauschelementen, das unmittelbar in die Trockenkammern eingebaut ist. Die Richtung der Luftströmung bleibt immer dieselbe und auch die einzelnen Abschnitte der Trockenanlage befinden sich immer auf derselben Temperatur. Damit wird eine viel rationellere Wiedergewinnung der in den Trockenabgasen enthaltenen Wärme erreicht und zugleich das bei den älteren Verfahren erforderliche zeitweise Umschalten des Trockenluftstromes überhaupt vermieden.
Das Verfahren nach der Erfindung ist im wesentlichen durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet :
Die Trocknungsluft wird in einem geschlossenen Kreislauf zuerst in Richtung zunehmender Temperatur durch eine Reihe von neben-oder hintereinanderliegenden Trockenräumen geführt, welche sowohl das Trockengut als auch Wärmeaustauscher enthalten. Hiebei wird die Luft angewärmt und reichert sich mit Wasserdampf an. Hierauf wird das so erhaltene WasserdampfGemisch, z. B. in einem Rekuperator, zusätzlich erhitzt und jetzt wieder in die Trockenvorrichtung eingeführt.
Nunmehr durchfliesst die Luft in Richtung abnehmender Temperatur die in jedem Trockenraum angeordneten Wärmeaustauscher und gibt auf diesem Wege ihren Wärmeinhalt und die aufgenommene Feuchtigkeit durch Abkühlung und Kondensation wieder ab und tritt schliesslich in den kältesten Trockenraum ein, um den Kreislauf von neuem zu beginnen. Eigene Wärmespeicher sind also bei diesem Verfahren überhaupt nicht erforderlich.
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Neben dem Kreislauf in der Längsrichtung der
Anlage wird vorzugsweise noch eine zusätzliche
Umwälzbewegung der Trocknungsluft in jedem
Trockenraum selbst durchgeführt. Die Luft rotiert hiebei mit hoher Geschwindigkeit um die
Achse des Luftbewegungsorganes und bespült bzw. umstreicht die Aussenflächen des Wärme- austauschers sowie des Trockengutes und bewirkt dadurch eine sehr intensive Verbesserung des
Wärmeaustausches.
Wenn die Trocknungsluft in der angegebenen
Weise durch eine Trocknungsvorrichtung geführt wird, stellt sich in der Längs-und in der Quer- richtung der Anlage ein Temperaturgefälle ein, das für den Erfolg des beanspruchten Verfahrens von wesentlicher Bedeutung ist. Dieses Gefälle bleibt infolge der erfindungsgemässen Führung des Luftstromes auch bei fortschreitender Entwässerung des Trockengutes erhalten, verschiebt sich jedoch allmählich in den Bereich höherer Temperaturen. Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird daher das Trockengut in Richtung zunehmender Temperatur mit einer derartigen Geschwindigkeit durch die Anlage bewegt, dass das Temperaturgefälle in der Längsund Querrichtung der Trockenvorrichtung bestehen bleibt. Diese Bewegung kann sowohl stetig, als auch absatzweise erfolgen.
Der Trockenvorgang selbst, dessen Ablauf zweckmässig durch Thermographen überwacht wird, ist bei gleichbleibender Tourenzahl des Luftbewegungsorganes, d. h. also bei gleichbleibender Luftbewegung in der Längsrichtung der Anlage vor allem von zwei Faktoren abhängig : von der Höhe der Luftaufwärmung im Rekuperator und von der Geschwindigkeit, mit der das Trockengut durch die Anlage befördert wird. Erfindunggemäss wird daher der Trockenvorgang durch die Einstellung dieser beiden Geschwindigkeiten richtig geregelt.
Das Verfahren nach der Erfindung ist in den Zeichnungen in Fig. 14 rein schematisch und unter Weglassung konstruktiver Einzelheiten dargestellt, so dass das Wesen der beanspruchten Arbeitsweise besonders klar und übersichtlich hervortritt :
Für die Durchführung des Verfahrens kann eine Trocknungsanlage verwendet werden, die beispielsweise in zehn Trockenkammern 1-10 unterteilt ist. Durch die ganze Anlage erstreckt sich ein geschlossenes System von Wärmeaustauschern, so dass sich in jeder Trockenkammer eine Anzahl von Wärmeaustauschelementen, z. B. in Form von Lamellenkörpern L, vorfindet. Ferner enthält jede Trockenkammer das zur Trocknung eingebrachte Trockengut T.
Die Trocknungsluft nimmt nun nach dem erfindungsgemässen Verfahren den folgenden Weg : Sie tritt mit geringem Wasserdampfgehalt in die Trockenkammer 1 ein, durchstreicht das Trockengut und umspült die Wärmeaustauscher, nimmt hiebei Wasserdampf auf und verlässt hierauf die Trockenkammer mit der gleichen Temperatur, die das Trockengut hat, z. B. 10 C. In Kammer 2 wiederholt sich dasselbe Spiel, wobei sich die Trocknungsluft weiter mit Wasserdampf anreichert und sich in Berührung mit dem Trockengut und dem Wärmeaustauscher schliesslich auf beispielsweise 20 anwärmt usw. Das Luft-Wasserdampfgemisch verlässt endlich die letzte Trockenkammer 10 mit einer Temperatur von beispielsweise 100 .
Dieser von Trockenkammer zu Trockenkammer in Richtung zunehmender Temperatur streichende Luftstrom, der beispielsweise durch einen Exhaustor ausgelöst werden kann, dient, u. a. dem Abtransport des aus dem Trockengut verdampften Wassers. Er wird in seiner Intensität zweckmässig so geregelt, dass das Luft-Dampfgemisch möglichst gesättigt aus der Anlage austritt. Das Gemisch wird nunmehr in einem
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und hierauf wieder in die Trockeneinrichtung eingeführt, um das System von Wärmeaustauschern im Zick-Zack-Wege zu durchfliessen.
Das erhitzte Gemisch durchstreicht zuerst die Lamellen des Wärmeaustauschers der Kammer 10 und kühlt sich hiebei z. B. auf 200 ab. In der nächsten Kammer findet eine weitere Abkühlung auf beispielsweise 1200 statt, und nach Erreichung des Taupunktes verlaufen Abkühlung und Kondensation gleichzeitig nebeneinander, bis schliesslich nach erfolgtem Wärmeaustausch in der Trockenkammer 1 ein auf beispielsweise 30 abgekühltes und bei dieser Temperatur mit Wasserdampf gesättigtes Luft-Dampfgemisch aus der Anlage austritt. Dieses Gemisch wird nunmehr neuerdings in die Trockenkammer 1 eingeführt und somit wird der Kreislauf der Trocknungsluft geschlossen.
Bel warmer trockener Aussenluft kann man gegebenenfalls das aus dem Wärmeaustauscher der Kammer 1 austretende LuftDampfgemisch in das Freie streichen lassen.
Neben diesem Kreislauf der Trocknungsluft in der Längsrichtung der Anlage ist erfindungsgemäss noch eine zusätzliche sehr intensive Luftumwälzung in jeder Trockenkammer selbst vorgesehen, die z. B. durch einen Ventilator oder ein anderes Luftförderorgan bewirkt werden kann. Die Trocknungsluft durchstreicht hiebei zuerst das Trockengut, nimmt dabei Wasserdampf auf und kühlt sich gleichzeitig etwas ab. Unmittelbar danach umspült die mit hoher Geschwindigkeit kreisende Trocknungsluft die Lamellen des Wärmeaustauschers, wärmt sich hiebei wieder auf und bewirkt gleichzeitig die Abkühlung und Kondensation des im Innern der Wärmeaustauscherlamellen im Gegenstrom geführten Luftstromes.
Diese Luftumwälzung zwischen Trockengut und Wärmeaustauscher stellt eine unmittelbare Wechselwirkung zwischen Verdunstung und Kondensation her, wie sie noch bei keinem der vorbekannten Verfahren angewendet worden ist.
Nach der Erfindung wird zweckmässig auch eine Bewegung des Trockengutes vorgenommen, um eine Verschiebung des Temperaturgefälles zu verhindern. Zu diesem Zwecke wird das Trockengut, sei es stetig oder absatzweise, in Richtung zunehmender Temperatur, das ist in Richtung
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des in Fig. 14 gezeichneten strichlierten Pfeiles, von Kammer 1 zu Kammer 2 usw. geführt, bis schliesslich das vollständig entwässerte Gut die
Trockenkammer 10 verlässt.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Ver- fahrens muss so beschaffen sein, dass ihre quantita- tive Leistung in einem günstigen Verhältnis zur
Grösse der Anlage steht, was vorzugsweise dann erreicht werden kann, wenn die den Wärmeaus- tausch bewirkende Luftumwälzung in den
Trockenräumen hoch ist. Ein Ausführungs- beispiel einer dieser Erfordernissen entsprechenden
Anlage besteht erfindungsgemäss aus einem lang- gezogenen, in mehrere Trockenräume unterteilten zylindrischen Kessel, der mit Trocknungslamellen und Wärmeaustauscherlamellen, sowie mehreren
Kanälen für die Luftleitung und einem Luft- förderorgan ausgestattet ist.
Eine solche Trockenanlage ist in den Zeich- nungen in den Fig. 1-8 schematisch dargestellt.
Die Fig. 9-13 zeigen Einzelteile der Anlage in vergrössertem Massstab.
In Fig. 1 wird der Aufriss der Trocknungs- anlage dargestellt, wobei durch Ausschnitte in den Wandungen der Anlage, wie durch einen teilweisen Vertikalschnitt, Einblick in das Innere der Konstruktion gewonnen wird.
Fig. 2 zeigt die Draufsicht der oberen Hälfte der
Anlage, wobei wie bei Fig. 1, durch Ausschnitte in den Wandungen der Anlage Einblick in deren
Innenkonstruktion gewonnen wird.
Fig. 3 zeigt im Horizontalschnitt die Draufsicht der unteren Hälfte der Anlage, u. zw. in den Abteilungen 1, 4 und 5 längs der Linie x-x und in den Abteilungen 2 und 3 längs der strichpunktierten Schnittlinie y-y (Fig. 4).
Die Fig. 4 zeigt die Profilansicht von links, Fig. 8 die Profilansicht von rechts ; Fig. 5 zeigt den Schnitt längs der Ebene II, Fig. 6 den Schnitt längs der Ebene III mit Profilansicht nach links und Fig. 7 den Schnitt längs der gleichen Ebene mit Profilansicht nach rechts. Die Fig. 9-13 zeigen, wie bereits erwähnt, Einzelteile der Anlage im grösseren Massstab.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, besteht die Trocknungsanlage im Wesen aus einem langgezogenen zylindrischen Kessel, der durch Querwände in eine Mehrzahl gleichartiger Abschnitte 1-5 gegliedert wird.
Der Mantel dieses Kessels besteht aus zwei Hälften. Die obere Zylindermantelhälfte M erstreckt sich ohne Unterbrechung von einem Ende der Anlage bis zum anderen (Fig. 1 und 2). Sie weist in ihrer gesamten Länge längs der Scheitellinie einen schmalen Schlitz auf, zu dessen beiden Seiten zwei U-Schienen (Laufschienen) La montiert sind (Fig. 9 und 10). Die beiden Laufschienen werden oben durch einen aufgeschraubten, flachen Walzeisenstreifen verbunden und so luftdicht abgeschlossen. In dem so gebildeten Gehäuse laufen die Aufhängevorrichtungen der Trocknungsgutbehälter und die sie fortbewegende Zahnradkette. Ausserdem weist dieser Mantel im Bereich der einzelnen Kesselglieder, die dem Wärmeaustausch dienen, an seiner rechten (Fig. 5) bzw. vorderen Seite (Fig. 1) einen schmalen Schlitz S auf, welcher der Luftzirkulation dient.
Die untere Hälfte des Zylindermantels ist nur in den Teilen der Anlage vorhanden, die dem Wärmeaustausch dienen. Dieser Mantel besitzt eine grosse Zahl schmaler Schlitze. Durch diese Schlitze strömt das Luftdampfgemisch, das die Heizung der Anlage bewirkt. Veranschaulicht wird ein Teil dieses Mantels in aufgerolltem Zustand durch die Fig. 13.
Dem beschriebenen Zylindermantel sind im oberen Teil ein, im unteren Teil zwei weite wulstförmige, im Profil sichelförmige Kanäle angelagert, die der Luftzirkulation dienen (Fig. 5, Kl, K2 und K3).
Der Kanal K1 wird durch die Querwände Qu bis Que, der Kanal K2 durch die Umleitungskanäle (Umleitungsschächte) k unterbrochen, welche die Fortsetzung der einzelnen Abschnitte des Kanals jK bilden und die Leitung der Luft aus diesem Kanal in den zentralen Durchlüftungskanal K4 vermitteln (Fig. 1, 3,5 und 6).
Das wesentliche Merkmal der Trockenanlage ist die bauliche Gestaltung der Behälter, die das zu trocknende Gut aufnehmen und die Form der Glieder, aus denen sich der Wärmeaustauscher zusammensetzt. Erstere mögen in der Folge als Trocknungslamellen G, letztere als Wärmeaustauscherlamellen L bezeichnet werden.
Die Trocknungslamellen G sind schmale, plattenförmige, in ihrer Stärke der Form des zu trocknenden Massengutes angepasste Behälter, deren beiderseitige Begrenzungsflächen, die senkrecht zur Längsachse der Trocknungsanlagestehen, die Form eines Ringausschnittes aufweisen.
Die konstruktive Gestaltung dieser Lamellen ist aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich. Fig. 9 zeigt die Hälfte einer derartigen Lamelle in der Flächenansicht mit der zum Teil entfernten, gelochten Begrenzungsfläche. Fig. 10 zeigt die Seitenansicht im Schnitt.
Die Seitenansicht (Fig. 10) lässt erkennen, dass die Trocknungslamelle aus zwei nahezu symmetrischen Hälften besteht, die um die Horizontalachse Z drehbar sind und zum Füllen mit den Torfsoden geöffnet und sodann durch Einschwenken wieder geschlossen werden können.
Am äusseren Rande umschliesst jede Lamellenhälfte ein stärkerer Eisenreifen Rf, der breiter ist als der halbe lichte Abstand der beiden gelochten Abschlussflächen. Dadurch lassen zwei benachbarte Trocknungslamellen einen Spalt zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächen frei, welcher der Luftzirkulation dient. Schiebt man daher eine Trocknungslamelle neben die andere auf die erwähnten Laufschienen und spannt diese miteinander zusammen, so folgt stets einer Schichte Trocknungsgut eine Schichte Luft, wobei das Trocknungsgut zwischen den gelochten Flächen eingekapselt ist und von der Luft umspült wird. Die Lochung kann so erfolgen, dass die Spülluft auch gezwungen wird, quer durch
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die Lamellen, also durch das Trocknungsgut, zu streichen.
Zur leichteren Schlichtung der
Torfsoden und zur Versteifung der Lamellen- flächen sind an der Innenseite, also der dem
Torf zugekehrten Seite, kreisförmig gebogene
T-bzw. Winkeleisen angebracht. An der dem zen- tralen Lüftungskanal zugekehrten runden und der nach beiden Seiten anschliessenden nach abwärts gekehrten geraden Schmalseite sind die Lamellen- flächen der Trocknungslamellen so gegeneinander abgebogen, dass der Übertritt der Luft aus den
Lamellenzwischenräumen des Wärmeaustauschers in die Lamellenzwischenräume der Trocknung- behälter und umgekehrt in jeder gegenseitigen
Lage ohne Schwierigkeit erfolgen kann, also das
Kreisen der Luft zwischen den dem Zentralkanal zugekehrten Lamellenflächen in der in Fig. 5 dargestellten Art nicht nennenswert behindert wird.
Als weiteres wichtiges konstruktives Detail wäre bei den Trocknungslamellen die an der rechten Seite (Fig. 5) im äusseren Reifen Rf beiderseits angebrachte Aussparung Sp anzuführen, die auch in Fig. 10 sichtbar wird. Die aneinandergereihten Trocknungslamellen geben so eine Reihe rechteckiger Schlitze, die, wie aus Fig. 1 und Fig. 3 ersichtlich, in der gleichen Höhe liegen wie der erwähnte seitliche Schlitz in der oberen Hälfte des Zylindermantels. Nach innen zu trägt jede Trocknungslamelle in der Höhe des Schlitzes eine schaufelförmig gebogene, in ihrer Neigung verstellbare Klappe Kl, die den Zweck hat, von der zwischen den Lamellenflächen mit hoher Geschwindigkeit kreisenden Trocknungsluft einen Teil abzutrennen und diesen Teil in den Luftumführungskanal K3 zu leiten, wie in Fig. 5 durch die Pfeilrichtung dargestellt ist.
Je schräger die Neigung dieser Klappe nach innen zu erfolgt, desto grösser wird das Überströmen der Luft an dieser Stelle. Die Stellung dieser Klappen beherrscht den gesamten Luftkreislauf in der Längsrichtung der Trocknungsanlage.
Als Bestandteil der Trocknungslamellen wäre noch deren Aufhängevorrichtung zu erwähnen, die aus Fig. 9 und 10 ersichtlich ist. Auf dieser mit Rollen versehenen Aufhängevorrichtung liegt die Zahnradkette. Eine besondere selbsttätige Ein-und Ausklinkvorrichtung sorgt für die
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lamellen sind die Wärmeaustauscherlamellen. Während aber erstere durch einen Kettenzug durch die Anlage von rechts nach links hindurchgezogen werden, sind letztere fix auf der schon beschriebenen unteren Hälfte des Zylindermantels, u. zw. auf der nach innen gekehrten Seite, luftdicht und fest montiert. In der Flächenansicht gleichen die Wärmeaustauscherlamellen L den Trocknungslamellen. Auch diese bestehen aus zwei dünnwandigen, jedoch nicht perforierten Seitenflächen, die die Form eines Ringflächenausschnittes haben (Fig. 5).
Sie stehen senkrecht zur Längsachse der Trocknungsanlage, der sie ihre kreisförmige Schmalseite zukehren. An dieser und den seitlich anschliessenden geraden, nach oben gekehrten Teilen der Schmalseite sind die
Seitenflächen gegeneinander abgebogen und ähn- lich wie die Glieder eines Zentralheizungskörpers verschweisst. Auch hier ist die Form der nach aufwärts gekehrten Schmalseite der Lamellen so gewählt, dass dem Luftkreislauf beim Übertritt aus den Lamellenzwischenräumen des Wärme- austauschers in jene zwischen den Trocknungslamellen und umgekehrt kein wesentliches Hindernis geboten wird.
Am äusseren Rande, also an jenem, der auf der geschlitzten Zylindermantelfläche dicht aufsitzt, sind die beiden Seitenflächen nach links und rechts, wie Fig. 12 zeigt, umgebördelt. Die Breite dieses Bördelstreifens brrr3 entspricht der Hälfte der Breite jener Streifen, die zwischen den Schlitzen des Mantels als Auflagefläche für die Wärmeaustauscherlamellen dienen.
Werden die Wärmeaustauscherlamellen auf den unteren Teil des Zylindermantels montiert, so bleiben zwischen den einander gegenüberliegenden benachbarten Flächen wiederum, so wie bei den benachbarten Trocknungslamellen Zwischenräume frei, in denen der den Wärmeaustausch vermittelnde Spülluftstrom in der durch die Pfeile in Fig. 5 angedeuteten Weise kreist, während von aussen, also durch die Mantelschlitze und zwischen den Flächen einer Lamelle, der wärmende Heizluftstrom in vorwiegend horizontaler Richtung bald von links nach rechts aus dem Kanal K1 in den Kanal K2 oder in entgegengesetzter Richtung, also im Zick-ZackWege, streicht.
Betrachtet man die Flächenansicht der übereinander angeordneten Wärmeaustauscher und Trocknungslamellen (Fig. 5), so ergibt sich, dass diese zusammen eine Ringfläche bilden, deren Segmente aussen und innen von Kreisen gleichen Durchmessers begrenzt werden. Diese Form der Lamellen bildet eine der wichtigsten technischen Grundlagen der gesamten Trocknungsanlage, was noch später gezeigt wird.
Die Gesamtheit der Lamellenkörper, also die Trocknungslamellen einerseits und die Wärmeaustauscherlamellen anderseits, umschliesst einen zentral zu deren Ringflächen gelegenen Durchlüftungskanal K4, in welchem in den Gliedern 1-5 gleichartige Luftförderorgane Sch (Schaufelräder) eingebaut sind, die auf einer in der Längsachse durch die ganze Anlage verlautenden gemeinsamen Welle montiert sind und von einem ausserhalb der Anlage befindlichen Elektromotor usw. angetrieben werden. Von diesen Schaufelrädern, die z. B. mit 1500 und mehr Umdrehungen rotieren, wird die im zentralen Durchlüftungskanal befindliche Luft in rasche kreisende Bewegung versetzt, die sich augenblicklich auch auf die zwischen den Lamellen befindlichen Luft überträgt, so dass die gesamte im Trocknungszylinder befindliche Luft rasch umläuft.
Von der Intensität dieses Kreislaufes hängt wesentlich der thermische Wirkungsgrad und die absolute Leistungsfähigkeit der Trocknungsanlage bei sonst gleichen
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Bedingungen (Grösse der Wärmeaustauscher- fläche) ab. Je rascher der Kreislauf der Trocknungsluft ist, je mehr Luft in der Zeiteinheit zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Trockengut umgesetzt wird, um so grösser ist die Wärmemenge, die bei geringstem Wärmegefälle in einem beliebigen Querschnitt der Anlage in der gleichen Zeit zwischen diesen beiden Polen umgesetzt werden kann. Die Einhaltung eines möglichst niedrigen Wärmegefälles zwischen Trocknungsgut und Wärmeaustauscher-Temperatur ist aber in diesem Falle die Hauptbedingung für das Erreichen eines hohen thermischen Wirkungsgrades der Anlage.
Dies erfordert einen quantitativ sehr hohen Luftumsatz imTrocknungszylinder um seine Achse und einen viel niedrigeren in der Längsrichtung der Anlage. Die Nichtberücksichtigung dieser Umstände verursachte den geringen kalorischen Effekt so mancher bekanntgewordenen Trocknungsanlage. Er wird bei der hier beschriebenen Anlage einerseits durch die Form der Trocknung-und Wärmeaustauscher- lamellen und durch die Einkapselung des zu trocknenden Gutes in ersteren überwunden, welche Momente eine so hohe Zirkulations- geschwindigkeit der Trocknungsluft im Trock- nungszylinder gestatten, dass trotz grösster
Leistungsfähigkeit allzu grosse Anlagen vermieden werden können. Weiters wird aber auch den oben gestellten Anforderungen durch die zentrale Lage des Luftbewegungsorganes und dadurch die Art der Luftführung entsprochen.
Letztere vollzieht sich wie folgt :
Wird die zentrale Schaufelradwelle in Rotation versetzt, so wird die Luft aus dem mittleren Durchlüftungskanal von den Schaufeln mit grosser Wucht zwischen die Lamellen geschleudert und in Rotation versetzt. Infolge der sich geltend machenden Fliehkraft entsteht im zentralen Durchlüftungskanal eine Luftverdünnung ; zwischen den Lamellen hingegen wird die daselbst rotierende Luft verdichtet. Sie trachtet daher irgendwo an der Peripherie des Zylindermantels zu entweichen und findet da einen Weg durch die Schlitze S, die in den Aussenreifender Trocknungslamellen ausgespart sind. Die Menge der hier entweichenden Luft wird-wie erwähnt- durch Stellung der Klappen Kl geregelt.
Dadurch gelangt stets ein geringer Bruchteil der im Trocknungszylinder kreisenden Luft, u. zw. nachdem diese sich voll mit Wasserdampf gesättigt hat, in den Kanal K3 (Fig. 2) und von da in den Umleitungs schacht k. 1m tlereich dieser Umleitungszone besitzt die zentrale Welle keine Schaufelräder, die Luft gelangt daher ungehindert zum zentralen Durchlüftungskanal, u. zw. in die Abteilung 2. In die Abteilung 1 kann die Luft nicht zurückströmen, da der zentrale Durchlüftungskanal daselbst-wie Fig. 7 zeigt-verschlossen ist.
Die in die Abteilung 2 zuströmende Luft wird erneut wie in Abteilung 1 zwischen die Wärmeaustauscherlamellen und Trocknungslamellen getrieben und gelangt durch die in diesen angebrachten Schlitze S wieder in den Luftführungskanal Kg, der nur gegen den nächstfolgenden Umleitungsschacht die Luftzirkulation gestattet. Dies wiederholt sich so oft, bis die Luft in die Abteilung 5 der
Trocknungsanlage kommt. Von da ab findet nun der Luftführungskanal K3 seine Fortsetzung (Fig. 4) in einer Leitung, die zu einem Rekuperator führt. Dort werden die Wärmeverluste der ge- samten Anlage ersetzt und die aufgewärmte Luft kehrt wieder in die Trocknungsanlage zurück und gelangt dabei in den Luftführungskanal K1.
Durch die Querwand Q1 an dem geradlinigen
Lauf in diesem gehemmt, ist die Luft gezwungen, ihren Lauf durch die Wärmeaustauscherlamellen zu nehmen und gelangt so in den Kanal K2.
Daselbst versperrt der zwischen der Abteilung 5 und 4 eingeschaltete Umleitungsschacht erneut der Warmluft den geradlinigen Lauf und zwingt diese, durch die Wärmeaustauscherlamellen wieder in den Kanal K1 zu wechseln.
So gelangt die Warmluft in ständigem Zick-Zack-Wege in der durch die Pfeile angedeuteten Weise erneut in die Abteilung 1 der Anlage und nach dem Durchstreichen des Wärmeaustauschers dieser in den dieser Abteilung vorgelagerten Raum A (Fig. 3) und so erneut in den zentralen Schaufelradkanal K4'Es liegt also ein in sich geschlossener Kreislauf der Luft vor, der so vor sich geht, dass in der Längsrichtung sich nur ein Bruchteil jener Luftmenge fortbewegt, der in der gleichen Zeit zwischen dem Wärmeaustauscher und den Trocknungslamellen im Kreise umgesetzt wird.
Der Betrieb der Trocknunganlage wickelt sich nun wie folgt ab : Ist diese ihrer ganzen Länge nach mit den mit Torf gefüllten Trocknungslamellen beschickt, so wird der Rekuperator bis zur Grenze seiner Leistungsfähigkeit angeheizt und die Schaufelradwelle in Gang gesetzt. Der Luftstrom beginnt seinen Kreislauf. Kalte Luft, welche die kalten nassen Torfsoden umspült hat, gelangt in den Rekuperator, wird dort hoch erhitzt und führt die aufgenommene Wärme der Trocknungsanlage zu. Dadurch erwärmt sich vor allem die Abteilung 5 und der in dieser befindliche Torf. Mit dem Ansteigen der Temperatur des Torfes beginnt auch die Trocknung rasch fortzuschreiten und erreicht ihren Abschluss dann, wenn das aus der Trocknungsanlage zum
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Verschiebung aufrecht erhalten, was die Grundlage des stetigen Trocknungsprozesses bildet.
In Fig. 3 wird in der Abteilung 1, also dort, wo die Einströmung des aus dem Wärmeaustauscher kommenden Luftstromes in den Trocknungszylinder erfolgt (rechts in Fig. 3), schematisch durch Eintragung der Temperaturen das Temperaturgefälle veranschaulicht, welches zwischen der im Zick-Zack-Wege durch den Wärmeaustauscher streichenden und im Trocknungszylinder rotierenden Luft einerseits und zwischen dem Trocknungsgut anderseits besteht.
Man sieht daraus, dass der Heizluftstrom aus der Abteilung 2 mit 30 C in die Abteilung 1 eintritt und beim einmaligen Durchgang durch die Wärmeaustauscherlamellen sich zuerst auf 25 C und beim nochmaligen Durchgang auf 20 C abkühlt. Mit dieser Temperatur gelangt die mit Wasserdampf gesättigte Luft in den zentralen Durchlüftungskanal und wird vom Schaufelrad gegen den frischen nassen Torf, der mit einer Temperatur von 10 0 C in die Trocknungsanlage eintritt, geschleudert. Dadurch tritt ein Wärmeaustausch zwischen diesem und der den Torf umspülenden Luft ein, als dessen Ergebnis sich der Torf auf 13 C erwärmt und die Luft auf die gleiche Temperatur abkühlt. Dabei gibt die in den Trocknungszylinder eintretende Warmluft aber auch einen Teil ihrer Feuchtigkeit an den Torf ab.
Im nächsten Augenblick vollzieht sich aber beiderseits der gegenteilige Vorgang. Die mit 13 C (Fig. 3 untere Zahlenreihe) aus den Trocknungslamellen austretende Luft kommt in den Wärmeaustauscher und erwärmt sich beim Durchgang auf 170 C (obere Zahlenreihe), wird dadurch wasseraufnahmefähig und nimmt nicht nur etwas Wasserdampf beim Durchstreichen der Trocknungslamellen auf, sondern erwärmt auch geringfügig den Torf. Beim Vorrücken der Trocknungslamellen in das Innere der Trocknungsanlage nimmt der Torf so allmählich die Temperatur von 14,15, 16 und mehr Graden an.
Die die Torfsoden umspülende Luft tritt aus dem Wärmeaustauscher zwischen die Trocknungslamellen mit einer Temperatur von 18,19, 20 und mehr Graden ein, gibt ihre Wärme an das zu trocknende Gut ab, nimmt Feuchtigkeit auf und kühlt sich auf die Temperatur des Trockengutes ab.
So beherrscht die Temperatur des Trocknungsgutes jeweils die Temperatur der im Trocknungszylinder kreisenden Luft, damit aber auch das Temperaturgefälle in der Längsrichtung der Anlage. Erreicht der Torf schliesslich die Abteilung 5, so ist seine Temperatur auf zirka 100 C gestiegen und auch die die Trocknungslamellen verlassende Luft hat die gleiche Temperatur. Auf diesem Wege hat die Trocknungs1uft je Kubikmeter 600 Wasser in Dampfform aufgenommen.
In diesem Zustande, also mit 100 C und mit Wasserdampf gesättigt, wird die Luft in einen Rekuperator geleitet und nimmt da jene Wärmemenge auf, die die Anlage, obzwar völlig nach aussen hin isoliert, doch durch Strahlung oder Undichtheit usw. verliert. Sie verlässt den Rekuperator mit einer Temperatur von 300 bis 350 C und tritt so in den Kanal K1 in den Wärmeaustauscher ein. Diesen durchströmt die Luft in der schon beschriebenen Weise in der Richtung abnehmender Temperatur und gibt dabei ihre Wärme an die im Trocknungszylinder kreisende Trocknungsluft ab. Ihre anfängliche Überhitzung ist bald in einen Zustand der Dampfsättigung übergegangen und beginnt nun wieder durch Kondensation jene Wärme frei zu werden, die bei der Trocknung verbraucht wurde.
Das sich an den Wärmeaustauscherlamellen niederschlagende Kondenswasser rinnt an diesen nach abwärts und sammelt sich am Boden der Kanäle K1 und K2 und rinnt durch die in den Querwänden bzw. Umleitungsschächten angebrachten Öffnungen 0 von der Abteilung 5 gegen die Abteilung 1, um am Ende dieser durch ein mit Syphon versehenes Fallrohr Fa mit einer Temperatur von zirka 20 C die Anlage zu verlassen.
Betrachtet man zusammenfassend den ganzen Trocknungsvorgang, so vollzieht sich die Trocknung in einem in sich geschlossenen Luftstrom, der während seiner Berührung mit dem zu trocknenden Gut sich in der gleichen Richtung bewegt wie dieses, also in der Richtung der Temperaturzunahme, wobei rasche Rotation mit langsamem Weiterfliessen der Luft in der angegebenen Richtung abwechseln. Dabei nimmt die Luft ständig Wasserdampf auf.
Nach dem Passieren des Rekuperators tritt die gleiche Luft wieder in die Trocknungsanlage ein und durch- streicht den Wärmeaustauscher in der Richtung abnehmender Temperatur, also entgegengesetzt der Bewegung der Trocknungslamellen, und gibt dabei die früher aufgenommene Wärme und das Wasser durch Kondensation wieder ab.
Grundbedingung für den beschriebenen Ablauf der Trocknung ist die Einhaltung des Temperaturgefälles. Dieses lässt sich bei gleichbleibender Tourenzahl des Luftbewegungsorganes und konstanter Luftbewegung in der Längsrichtung der Anlage bei angenommen gleichbleibender Tourenzahl des Rades Sch am besten durch die zwei bereits erwähten Faktoren regeln :
1. Durch die Intensität der Luftaufwärmung im Rekuperator und
2. durch die Geschwindigkeit des Durchlaufes des Trocknungsgutes.
Je schneller man kaltes, nasses Trocknungsgut nachzieht, um so niedriger wird die Temperatur der aus dem Wärmeaustauscher austretenden Luft sein.
Je höher man die das Trocknungsgut verlassende Luft im Rekuperator aufwärmt, eine um so höhere Temperatur wird die den Wärmeaustauscher verlassende Luft aufweisen.
Baut man also an den beiden massgebenden Stellen Thermographen ein, so hat man es in der Hand, durch gegenseitige Abstimmung der oben genannten beiden Faktoren das gewünschte Temperaturgefälle einzuhalten.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass die Anlage eine viel grössere Zahl von Kessel- gliedern als dargestellt enthalten kann und dass die Lamellen in der Zeichnung zwecks besserer
Darstellung des Luftkreislaufes der Breite nach vergrössert sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Trocknen von Massengütern hohen Wassergehaltes, insbesondere von Torf, durch einen erhitzten Luftstrom, welcher im
Kreislauf zwischen dem Trocknungsgut und einer der Wärmeübertragung dienenden Einrichtung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die
Trocknungsluft in einem geschlossenen Kreislauf zuerst eine Reihe von neben-oder hintereinander- liegenden Trockenräumen, die sowohl das
Trockengut als auch Wärmeaustauscher enthalten, in Richtung zunehmender Temperatur durch- streicht, sich dabei erwärmt, mit Wasserdampf anreichert, anschliessend zusätzlich erhitzt wird, worauf die Trocknungsluft in Richtung abnehmender Temperatur die in jedem Trockenraum angeordneten Wärmeaustauscher durchfliesst, wobei sie auf diesem Wege ihren Wärmeinhalt und die aufgenommene Feuchtigkeit durch Abkühlung und Kondensation wieder abgibt,
um schliesslich in den kältesten Trockenraum zurückzukehren.