BE1020125A3 - Drooginrichting voor het drogen van stoffen gesuspendeerd of opgelost in een vloeistof. - Google Patents

Abstract

Drooginrichting (6) voor oplosmiddelhoudende stoffen voorzien van een droogtrommel (2) van het type dat hoofdzakelijk bestaat uit een rond zijn lengteas (15) draaibare droogtrommel, en die voorzien is van middelen om het buitenoppervlak van de droogtrommel (2) op te warmen voor het drogen van een product dat op dit buitenoppervlak wordt aangebracht, waarbij de droogtrommel (2) een hermetisch afsluitbare trommel is die in gebruik gedeeltelijk gevuld is met water, en die voorzien is van een warmtebron om het water (13) om te zetten tot verzadigde stoom (12) waarbij deze warmtebron ten minste gedeeltelijk bestaat uit een IR-stralingsbron (17) die IR-stralingswarmte in de richting van de droogtrommel (2) afgeeft aan het water en de stoom aanwezig.

Description

Drooginrichting voor het drogen van stoffen gesuspendeerd of opgelost in een vloeistof.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het drogen van stoffen gesuspendeerd of opgelost in een vloeistof.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het drogen van waterige zetmeelhoudende preparaten in de voedingsindustrie.

Traditioneel wordt zetmeel uit plantaardige bronnen zoals aardappelen, wortelen of graangewassen, gedroogd door een waterige zetmeelhoudende brij te leiden over het oppervlak van een droogtrommel, die op hoge temperatuur bijvoorbeeld 190 °C wordt gehouden door middel van verzadigde stoom bij een druk van 8 tot 13 bar.

Men kent reeds dergelijke inrichtingen met een droogtrommel waarbij stoom onder hoge druk wordt geproduceerd in een stoomketel door middel van bijvoorbeeld aardgasverbranding van waaruit de stoom naar een drukvat in de vorm van een droogtrommel uit gietijzer of een ander materiaal wordt geleid.

Een nadeel van een dergelijke inrichting waarbij stoomdruk in de droogtrommel werd gebruikt, is dat het drukvat in gietijzer zeer dikke wanden vereist, waardoor het drukvat zwaar is en een hoge kostprijs met zich meebrengt.

Nog een nadeel van een dergelijke inrichting met hoge stoomdruk toegevoerd aan een droogtrommel is dat een dergelijke inrichting niet erg flexibel in gebruik is, doordat een dergelijke installatie niet snel op te starten is en ook niet snel kan afgeschakeld worden.

Nog een nadeel van een dergelijke inrichting is dat het uiteindelijke energetische rendement niet erg hoog is.

Zo verbruikt een droogtrommel met 1000 kg/h stoom bij 13 bar 3250 Mj, waarbij deze droogtrommel slechts 1971 Mj levert voor het droogproces. M.a.w. het droogproces verloopt bij een energetisch rendement van 60 %, waarbij 40 % van de toegevoerde energie verloren gaat.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een droogtrommel van het type dat hoofdzakelijk bestaat uit een rond zijn lengteas draaibare trommel, en die voorzien is van middelen om het buitenoppervlak van de trommel op te warmen voor het drogen van een product dat op dit buitenoppervlak wordt aangebracht, daardoor gekenmerkt dat de trommel een hermetisch afsluitbare trommel is die in gebruik gedeeltelijk gevuld is met water, en die voorzien is van een warmtebron om het water om te zetten tot verzadigde stoom waarbij deze warmtebron ten minste gedeeltelijk bestaat uit een IR-stralingsbron die IR-stralingswarmte in de richting van de droogtrommel afgeeft.

Een voordeel van een dergelijke drooginrichting is dat de trommel niet meer extern van stoom onder hoge druk moet voorzien worden en dus ook geen externe stoomketel meer behoeft.

Nog een voordeel van een dergelijke inrichting is dat de inrichting veel sneller kan aan- en afgeschakeld worden dan een inrichting voorzien van een stoomketelinstallatie. Zo volstaat het de IR- stralingsbron af te schakelen door zijn energiebron af te schakelen, bijvoorbeeld door de elektrische stroom naar de IR-stralingsbron te onderbreken.

Bij voorkeur bestaat de IR-stralingsbron uit één of meer keramische elementen die door middel van een externe energiebron verwarmd worden, waarbij de externe energiebron bij voorkeur bestaat uit minstens één verbrandingskamer voor het verbranden van aardgas aan een uiteinde van de trommel, en waarbij de externe energiebron bij voorkeur niet alleen het IR-keramisch materiaal verwarmt voor het opwekken van IR-stralingswarmte, maar tegelijk ook de verzadigde stoom in de droogtrommel verwarmt door middel van convectiewarmte.

Een voordeel van een dergelijke drooginrichting met een droogtrommel verwarmd door IR-stralingswarmte en door convectiewarmte is dat een hoog finaal energetisch rendement kan verkregen worden.

De verbrandingswarmte van aardgas wordt immers voor 50 % of meer direct omgezet in infraroodstraling en voor 50 % of minder in verbrandingswarmte. Beide energievormen worden gebruikt voor het verwarmen van de droogtrommel in tegenstelling tot een droogtrommel met een aparte stoomketel, waar de rookgassen van het aardgas niet of nauwelijks worden ingezet als energiebron voor het opwarmen van de droogtrommel zelf.

De droogtrommel verbruikt bij 1000 kg/h stoom bij 1 bar 2.469 Mj, waarbij deze droogtrommel 2.257 Mj levert voor het droogproces. M.a.w. het droogproces verloopt bij een energetisch rendement van 91 %, waarbij 9 % van de toegevoerde energie verloren gaat, en waarbij geen energie voor een drukpomp vereist is, maar alleen energie voor een ventilator.

Nog een voordeel van een dergelijke drooginrichting met IR-stralende keramische platen en rookgasverwarming is dat externe lucht uit de omgeving kan ingezet worden om de eindtemperatuur van de droogtrommel zeer nauwkeurig en direct te regelen op een optimale temperatuur voor verdamping van het oplosmiddel zoals water uit het opgebrachte te drogen product.

Nog een voordeel van een dergelijke inrichting is dat de restwarmte die de inrichting verlaat, bijvoorbeeld bij een temperatuur van 190 °C nog kan worden ingezet voor de bereiding van warm water, nodig voor de productie van het waterige opgebrachte product.

Nog een voordeel van een dergelijke drooginrichting is dat de kosten voor het bouwen ervan slechts circa 70 % bedragen van deze voor een traditionele inrichting met stoom extern toegevoerd. Bovendien is een stoomketel-installatie met waterbereiding-eenheid en condensaat behandeling niet nodig voor het drogen.

Een alternatieve uitvoeringsvorm van de drooginrichting volgens de uitvinding bestaat erin dat de uiteinden van de droogtrommel concaaf zijn uitgevoerd in plaats van convex. In deze uitvoeringsvorm worden de meedraaiende schoepen op het concave oppervlak van de uiteinden geplaatst.

Een voordeel van deze alternatieve uitvoeringsvorm is dat de totale aslengte van de draaiingsas voor eenzelfde drogend oppervlak op de droogtrommel korter kan zijn.

Nog een voordeel is dat één wand van de verbrandingskamers een plat vlak kan vormen, hetgeen de constructie ervan vereenvoudigt.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een inrichting voor het drogen van oplosmiddelhoudende stoffen volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een drooginrichting volgens de stand van techniek weergeeft in doorsnede volgens de lengterichting van de droogtrommel; figuur 2 schematisch een drooginrichting volgens de uitvinding weergeeft in doorsnede volgens de lengterichting van de droogtrommel; figuur 3 een doorsnede van figuur 2 weergeeft volgens lijn III-III loodrecht op de lengterichting; figuur 4 in perspectief een met gas gestookte verwarmeenheid in een drooginrichting volgens de uitvinding weergeeft tegen de droogtrommel gebouwd met weglating van de droogtrommel; figuur 5 in perspectief een drooginrichting met een droogtrommel weergeeft volgens de uitvinding voorzien van twee met gas gestookte verwarmeenheden gezien vanuit de buitenkant van de drooginrichting; figuur 6 een zijaanzicht weergeeft van een droogtrommel voorzien van satellietrollen; figuur 7 een doorsnede volgens lijn VII-VII in figuur 6 weergeeft loodrecht op de lengterichting; figuur 8 een doorsnede weergeeft van een drooginrichting volgens de uitvinding loodrecht op de lengteas van de droogtrommel; figuur 9 een alternatieve uitvoeringsvorm van figuur 1 voorstelt; figuur 10 een doorsnede volgens lijn X-X in figuur 9 voorstelt.

In figuur 1 is schematisch een drooginrichting 1 met een droogtrommel 2 weergegeven volgens de stand van techniek. Een waterpomp 3 voert water naar een externe stoomketel 4 die verwarmd wordt door een brander 5 die bijvoorbeeld met aardgas gestookt wordt. Vanuit de externe stoomketel 4 wordt stoom naar de droogtrommel 2 gevoerd.

In figuur 2 is een drooginrichting 6 volgens de uitvinding weergegeven, bestaande een houder 7, waarin een roterende droogtrommel 2 kan roteren en waarbij de roterende trommel aan zijn uiteinden geflankeerd wordt door twee statische branderopstellingen 8,9 die elk een branderkamer 10,11 verwarmen. De roterende droogtrommel 2 bevat stoom 12 die in evenwicht is met een vloeibare waterfase 13 die zich onderaan in de droogtrommel 2 bevindt. Aan elk uiteinde van de droogtrommel bevindt zich een schoepenwiel 14a,14b dat meedraait rond de as 15 van de droogtrommel 2 doorheen afwisselend de gasfase 12 en de vloeibare fase 13 van het water in de droogtrommel.

Figuur 3 stelt in zijaanzicht meer in detail een schoepenwiel 14b voor dat mee roteert met de trommel 2 achter een af dekplaat 16 en waarmee de droogtrommel 2 aan elk uiteinde uitgerust is.

In figuur 4 wordt één van de branderopstellingen 9 in perspectief getoond met keramische platen 17 tegen de branderkamerwand 18 met de voorkant naar de droogtrommel gericht, die na opwarming IR-straling afgeven aan de droogtrommel 2 en daardoor ook aan de inhoud van de droogtrommel. De branderkamer wordt verwarmd door het verbranden van aardgas toegevoerd langs een gastoevoer 21 waarbij onderaan een luchttoevoer 19 is voorzien en bovenaan een afvoer 20 voor rookgassen.

Figuur 5 toont de drooginrichting 6 volgens de uitvinding in perspectief waarop de achterkant van de iR-stralende platen 17 voor één branderopstelling wordt weergegeven en hoe deze platen op steunen 21 bevestigd zijn.

Figuur 6 toont een drooginrichting 6 volgens de uitvinding voorzien van een roterende droogtrommel 2 die voorzien is van een aantal satellietrollen 22 die ten opzichte van het oppervlak van de droogtrommel 2 meedraaien terwijl figuur 7 in een doorsnede loodrecht op de lengterichting van de droogtrommel toont hoe deze satellietrollen 22 gepositioneerd zijn, waarbij de assen 23 van de satellietrollen 13 in een vaste positie staan ten opzichte van de as 15 van de draaiende trommel 2.

In figuur 8 wordt een schematische doorsnede doorheen de drooginrichting 6 getoond, loodrecht op de lengterichting van de droogtrommel 2. De draairichting van de droogtrommel 2 en van de satellietrollen 22 is weergegeven door middel van pijlen. De drooginrichting 6 is voorzien van een toevoer 24 voor het te drogen waterhoudend product, een afzuiging 25 boven de droogtrommel 2, een afvoer 26 van overtollig restproduct en verder een opvang met afzuiging 27 voor het gedroogde eindproduct onderaan, verbonden via een transportsysteem 28 met een opvang 29. De opvang 29 is verbonden met een transportsysteem 30 en wordt verder opgevuld door een steekmes 31 dat het gedroogde materiaal op de trommel losmaakt en als vlokken naar beneden laat vallen in de opvang 29.

Figuur 9 toont een alternatieve uitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij beide uiteinden van de droogtrommel 2 concaaf zijn uitgevoerd in plaats van convex en waarbij de verbrandingskamers 10,11 aan elk uiteinde van de droogtrommel een rechte wand vertonen aan de buitenzijde. De concave uiteinden zijn aan de binnenkant van de droogtrommel voorzien van schoepen 14a,14b die meedraaien met de draaiende trommel.

Figuur 10 toont een doorsnede loodrecht op de lengterichting van de droogtrommel 2, waarop de schoepen 14b op één concaaf uiteinde van de droogtrommel zichtbaar zijn.

De werking van de drooginrichting 1 is zeer eenvoudig en als volgt.

Het te drogen waterhoudend product wordt aangevoerd via toevoer 24 en valt op het oppervlak van de draaiende droogtrommel 2 die op een temperatuur van om en rond 190 °C staat. Door de warmte verdampt het water uit het te drogen product en vormt zich een drogende koek op de trommel 2 die door satellietrollen 22 verder wordt aangedrukt en begeleid tot aan de afvoer 26 van restproduct waar overtollig ongewenst materiaal wordt afgevoerd.

Wanneer het oppervlak van de droogtrommel 2 zijn laagste stand onderaan heeft bereikt wordt het gedroogde materiaal onder afzuiging 27 ten dele afgevoerd en via een transportmechanisme 28 naar een opvang 29 gevoerd waarin ook de vlokken gedroogd materiaal terecht komen die door een af steekmes 31 van het oppervlak van de droogtrommel 2 worden losgemaakt vooraleer het oppervlak van de trommel de positie van de aanvoer 24 weer nadert.

Het gedroogde materiaal in de opvang 29 wordt via een transport mechanisme 30 verder vervoerd voor verwerking of verpakking.

De roterende droogtrommel 2 wordt aan beide uiteinden geflankeerd door een statische branderopstelling 8,9 waarin aardgas wordt verbrand en waarbij de vrijkomende warmte benut wordt deels voor het verwarmen van een stel keramische platen 17, op een steun 21 bevestigd tegen de verbrandingskamerwand 18 en deels voor het verwarmen van de inhoud van de draaiende trommel 2 door middel van convectiewarmte.

De keramische platen 17 worden op een temperatuur gebracht waarbij ze warmte in de vorm van IR-stralingswarmte afgeven aan de inhoud van de roterende droogtrommel 2.

In de droogtrommel 2 bevindt zich water 13 in evenwicht met verzadigde stoom 12 bij een temperatuur van om en rond 190 °C en een druk van 5 bar.

Ter hoogte van de uiteinden van de draaiende droogtrommel bevinden zich schoepenwielen 14a,14b die zorgen voor een goede aanvoer van water uit de waterfase 13 onderaan naar de verwarmde zijwanden van de draaiende droogtrommel waar dit water naar stoom wordt omgezet.

De rookgassen die bij de verbranding van het aardgas ontstaan geven warmte af aan de roterende trommel 2 maar zijn ook na afvoer 20 uit de verbrandingskamers nog warm genoeg om verder benut te kunnen worden bijvoorbeeld voor het opwarmen van de brij met oplosmiddelhoudende stoffen, vooraleer deze op het oppervlak van de droogtrommel 2 wordt gedeponeerd.

Het spreekt vanzelf dat de energiebron die hier gebruikt wordt om de keramische platen 17 op te warmen tot een temperatuur waarbij deze IR-stralingswarmte afgeven niet noodzakelijk aardgas hoeft te zijn.

Zo is het denkbaar dat de keramische platen 17 elektrisch worden opgewarmd, en dat het water in de droogtrommel 2 ook elektrisch opgewarmd wordt.

Het is ook denkbaar dat het IR-émitterende keramische materiaal 17 in een andere vorm dan de als voorbeeld weergegeven platen is uitgevoerd of dat het keramische materiaal vervangen wordt door IR-emitterende met gas gestookte verwarmingselementen.

De drooginrichting 6 kan voor om het even welke oplosmiddelhoudende stoffen gebruikt worden, bijvoorbeeld voor een brij van textiel of vezels zodat de toepassing niet noodzakelijk beperkt is tot voedingsstoffen.

De drooginrichting 6 kan ook voor het drogen van oplosmiddelhoudende stoffen gebruikt worden, waarbij het oplosmiddel verschillend is van water.

In een alternatieve uitvoeringsvorm van de uitvinding is de droogtrommel voorzien van concave in plaats van convexe uiteinden, en zijn de verbrandingskamers die in contact staan met de concave uiteinden aan de andere zijde afgeschermd door een platte cirkelvormige plaat. De concave uiteinden zijn aan de binnenkant van de droogtrommel voorzien van meedraaiende schoepen.

Een voordeel van een dergelijke uitvoeringsvorm is dat voor eenzelfde breedte van drogend oppervlak op de trommel, er een minder lange as vereist is waarrond de droogtrommel draait.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een drooginrichting met een droogtrommel gevuld met verzadigde stoom die tenminste ten dele verwarmd wordt door infrarode (IR) stralingswarmte volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (9)

1. Drooginrichting (6) voor oplosmiddelhóudende stoffen voorzien van een droogtrommel (2) van het type dat hoofdzakelijk bestaat uit een rond zijn lengteas (15) draaibare droogtrommel, en die voorzien is van middelen om het buitenoppervlak van de droogtrommel (2) op te warmen voor het drogen van een product dat op dit buitenoppervlak wordt aangebracht, daardoor gekenmerkt dat de droogtrommel (2) een hermetisch afsluitbare trommel is die in gebruik gedeeltelijk gevuld is met water, en die voorzien is van een warmtebron om het water (12) om te zetten tot verzadigde stoom (13) waarbij deze warmtebron ten minste gedeeltelijk bestaat uit een IR-stralingsbron (17) die IR-stralingswarmte in de richting van de droogtrommel afgeeft aan het water en de stoom aanwezig.

2. Drooginrichting (6) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de IR-stralingsbron (17) bestaat uit één of meer keramische elementen die door middel van een externe energiebron verwarmd worden.

3. Drooginrichting (6) volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de externe energiebron bestaat uit minstens één verbrandingskamer (8,9) voor het verbranden van aardgas aan een uiteinde van de droogtrommel(2).

4. Drooginrichting (6) volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat de externe energiebron niet alleen het IR-keramisch materiaal (17) verwarmt voor het opwekken van IR- stralingswarmte, maar tegelijk ook de verzadigde stoom en het aanwezige water (12) in de droogtrommel (2) verwarmt door middel van convectiewarmte.

5. Drooginrichting (6) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het oplosmiddel in de oplosmiddelhoudende stoffen water is.

6. Drooginrichting (6) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de oplosmiddelhoudende stoffen bestaan uit een waterige zetmeelbrij.

7. Drooginrichting (6) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de droogtrommel (2) voorzien is van één of meer satellietrollen (22), die het ^^oçrende materiaal aandrukken op het oppervlak van de droogtrommel (2).

8. Drooginrichting (6) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de droogtrommel (2) voorzien is van een steekmes (31), dat de gedroogde stoffen losmaakt van het oppervlak van de droogtrommel (2).

9. Drooginrichting (6) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de droogtrommel (2) voorzien is van concave uiteinden, die aan de binnenkant van de droogtrommel voorzien zijn van meedraaiende schoepen.