CH706388A2 - Verfahren zur Vorrichtung zur Eindickung von flüssigen Lösungen, zur Trocknung des eingedampften Konzentrates, wie auch feuchter Schüttgüter. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Patentanmeldung beschreibt eine Verarbeitungslinie, die flüssige Lösungen zu trockenem Pulver verarbeitet.

Description

Technische Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich zum Teil auf zuvor angemeldete Erfindungen, ergänzt und erweitert sie einerseits, andererseits fügt sie sie zu einem neuen Gesamtsystem zusammen. Die wesentliche Anwendung betrifft das Verarbeiten von flüssigen Lösungen zu trockenem Pulver. Darüber hinaus geht es um Anwendungen im Bereich Wärmerückgewinnung, Trocknung von feuchten Schüttgütern und Schlämmen, sowie der Feuerung von festen Brennstoffen und weiteren.

[0002] Die in den Nummerierung in den Zeichnungen bezieht sich auf folgende Elemente: <tb>1)<sep>Puffertank <tb>2)<sep>Neutralisation <tb>3)<sep>Strom des einzudampfenden Substrates <tb>4)<sep>Primäre Wärme (BHKW-Kühlwasser) <tb>5)<sep>Strom des Kondensates <tb>6)<sep>Wärmetauscher für die zurückgewonnene Wärme <tb>7)<sep>Wärmetauscher für die primäre Wärme <tb>8)<sep>Rohr-Wärmetauscher für mit festen Partikeln belastete Flüssigkeiten <tb>9)<sep>Reinigungsvorrichtung <tb>10)<sep>Zerstäubungseinheit <tb>11)<sep>Schleuderwelle <tb>12)<sep>Substrat-Durchfluss <tb>13)<sep>Tröpfchen-Reaktionsraum <tb>14)<sep>Gebogene Wand <tb>15)<sep>Geneigte Rutschfläche für festes und flüssiges Material <tb>16)<sep>Partikel-Senke <tb>17)<sep>Gasförmiges Verdunstungsmedium <tb>18)<sep>Zerstäubungseinheit für die Verdunstung <tb>19)<sep>Zerstäubungseinheit für die Kondensation / Wärmerückgewinnung <tb>20)<sep>Kondensat-Abscheider <tb>21)<sep>Material-Wolken-Reaktionsraum <tb>22)<sep>Eintritt des gasförmigen Verdunstungsmediums <tb>23)<sep>Materialrückführung <tb>24)<sep>Einfüllen des feuchten festen Trocknungsgutes <tb>25)<sep>Entnahme des trockenen festen Trocknungsgutes <tb>26)<sep>Zone mit turbulentem Aufwerfen <tb>27)<sep>Zone mit gleichmässigem Aufwerfen <tb>28)<sep>Schleuderwellen-Achse <tb>29)<sep>Schleuderwellen-Kamm <tb>30)<sep>Material-Prallwand <tb>31)<sep>Luftverteilungs-Raum <tb>32)<sep>Lufteinführungs-Raum <tb>33)<sep>Lufteintritt in den Trockner <tb>34)<sep>Lufteinlässe <tb>35)<sep>Wärmetauscher (Luft / Wasser) <tb>36)<sep>Brenner <tb>37)<sep>Brennkammer <tb>38)<sep>Ventilator <tb>39)<sep>Frischluftzufuhr Heissluftherstellung <tb>40)<sep>Funkenfilter <tb>41)<sep>Entaschung <tb>42)<sep>Aschebehälter <tb>43)<sep>«Nase» <tb>44)<sep>Brennstoffsilo <tb>45)<sep>Brennstoffschnecke <tb>46)<sep>Brennerventilator <tb>47)<sep>Luftaustritt <tb>48)<sep>Misch-/Fördervorrichtung

[0003] Vergleiche zum Stand der Technik werden in der Beschreibung implizit und explizit erwähnt.

[0004] Ausgehend von der Problematik von Regionen mit Nährstoffüberschüssen, in anderen Worten, mit zu viel Gülle und Gärresten auf zu wenig Quadratkilometern, wird ein System zur Eindampfung und Endtrocknung des eingedampften Konzentrates vorgeschlagen, das kostengünstiger herzustellen ist, als die bekannten und zum Teil angewandten Eindampfer, die mit Vakuum arbeiten, potentiell sehr effizient ist, da mit sehr grossen Oberflächen gearbeitet wird und das zudem das Problem der Verklebung der Tauscherflächen umgeht, indem die Verdampfung und Wärmerückgewinnung ohne Wärmetauscher arbeitet.

[0005] Das Gesamtschema des Eindampfungsprozesses ist auf Zeichnung 1 dargestellt und wird Anhand der Eindampfung von Gärresten einer Biogasanlage beschrieben, ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt. Die Gärreste werden, von der Biogasanlage her kommend, in einen Puffertank (1) gepumpt. Von dort werden sie Portionenweise in kleinere, wo möglich mit Rührwerken ausgestatteten Neutralisierungsbehälter (2) gepumpt, in denen das Ammoniak neutralisiert, oder sonst eine wünschenswerte Vorbehandlung vorgenommen wird. Im Schema sind die Neutralisierungsbehälter doppelt eingezeichnet, da sie gleichzeitig auch als Ausgangsbehälter für den nachfolgenden Prozess dienen, so dass während im einen Behälter neutralisiert wird, aus dem anderen der Eindampfungsprozess gespeist werden kann. Diese Puffer-, Neutralisierungs- und Ausgangs-Behälterkombination kann so, oder analog geführt werden, so wie es im Anwendungszusammenhang am besten passt.

[0006] Das einzudickende Substrat (3) wird in einem ersten Schritt erwärmt. Im vorliegenden Fall wird dazu die Wärme des BHKW-Kühlwassers genutzt (4), aber auch ein Teil der zurückgewonnenen Wärme, in diesem Fall in der Form von aufgewärmten Kondensat (5). Der Substrat-Wärmetauscher ist entsprechend in zwei Teile aufgeteilt. Im ersten Wärmetauscher-Teil (6), wird die zurückgewonnene Wärme genutzt, in einem zweiten (7), die meist wärmere Primär-Wärme. In diesem Fall: die Kühlwasser-Wärme des BHKWs (4), in einem anderen Fall, das, was zu Verfügung steht.

[0007] Nun sind gerade Gärreste ein anspruchsvolles Substrat, das mit zum Teil sehr feinen festen Partikeln belastet ist, die sich an den Tauscherwänden verkleben können. Dieses Problem wird in unserem System noch dadurch verstärkt, dass ich die Konsistenz im Verlaufe des Eindampfens ständig ändern wird. Kommen noch Schwankungen in der Energiezufuhr hinzu, ändern sich zudem die Mengen von Heizwasser und Gärresten und dadurch die Strömungsgeschwindigkeiten im Tauscher. Gewöhnlich wird in Gülle-Wärmetauschern das Problem dadurch gelöst, dass die Gülle, oder die Gärreste, mit einer genügend hohen Geschwindigkeit, in entsprechend dimensionierten Kanälen fliesst, so dass die Eigenbewegung des Substrates die Partikel möglichst mitreisst. Wir gehen hier keine Risiken ein und schlagen einen Wärmetauscher nach einem Prinzip, wie in Zeichnung 2 dargestellt. Das Substrat wird in einem Doppelrohr (8), im Gegenstrom erwärmt, wobei das Heizwasser aussen und das zu erwärmende Substrat innen fliesst. Im Innern des Rohres ist ebenfalls eine Reinigungsvorrichtung (9) angebracht, die nach irgendeinem gängigen Prinzip ausgestaltet sein kann. Im vorliegenden Fall wurde eine sich drehende Achse gewählt, an der Wischer angebracht worden sind. Auf diese Art ist die Reinheit und der bestmögliche Austausch jederzeit gewährleistet, unabhängig von der Wärmelast, der Strömungsgeschwindigkeit und der Zusammensetzung des Substrates. Die Reinigungsvorrichtung kann auch als Turbulator ausgestaltet sein, also mit entsprechenden Elementen, welche den Fluss des Substrates verwirbeln und dadurch zu einem intensiveren Wärmeaustausch führen. Die Fläche, aber auch die Verweildauer kann durch die Kombination mehrerer solcher Rohre beliebig verlängert werden. In einer vereinfachten Version können die Rohre auch als Einzelrohre auf Etagen zusammengefasst werden und das Heizwasser in der Gegenrichtung von Etage zu Etage gepumpt werden.

[0008] Als nächster Schritt kommt die Verdampfung des Wassers in einer Zerstäubungseinheit (10), wie auf Zeichnung 3 dargestellt. In der Patentanmeldung 585/12 wurden verschiedene Arten der Zerstäubung vorgestellt, die alle Anwendung finden können. Grundsätzlich können alle Arten von «Bürsten»-ähnlichen Vorrichtungen (eine oder mehrere Vorrichtungen) verwendet werden, Walzenbürsten, wie sie bei Reinigungsmaschinen in Einsatz kommen, oder wie sie bei Autowaschanlagen angetroffen werden, indem das Wasser durch die Borsten «weggespickt», von der Schwerkraft fortgeworfen oder durch die Trägheit von den Borsten «mitgezogen» und im Raum verteilt werden. Aber es sind auch starre Vorrichtungen möglich.

[0009] In der Zeichnung 3 handelt es sich um eine Schleuderwelle (11), welche das auf dem Grund fliessende Substrat (12) mitnimmt und auf der anderen Seite in den «Tröpfchen-Reaktions-Raum» (13) schleudert. Dieser Raum wird durch eine gebogene Wand (14) begrenzt, die der Flugbahn angepasst wist, damit keine Tröpfchen-freie Räume entstehen. Das zerstäubte Substrat trifft auf eine geneigte Fläche (15), auf der es zur Schleuderwelle zurück fliessen kann. Diese Konstellation ist relativ unempfindlich auf sich eventuell im Substrate befindliche feste Partikel. Ansonsten kann, wie in Zeichnung 4dargestellt, im unteren Teil des Substratdurchflusses (12) eine Partikel-Senke (16) vorgesehen werden. In der Zeichnung 4 ist sie mit einer Förderschnecke ausgestattet. Im Extremfall muss an geeigneter Stelle im Gesamtsystem ein Macerator vorgesehen werden.

[0010] Der Verdunstungsprozess geschieht in einer solchen Zerstäubungseinheit, indem das erwärmte Substrat entlang der Schleuderwelle in die eine Richtung, das gasförmige Verdunstungsmedium, im vorliegenden Fall frische Luft (Zeichnung 1, (17)), in die andere. Die frische Luft tritt in die als Verdunster dienende Zerstäubungseinheit (Zeichnung 1, (18)) ein, nimmt im Tröpfchen-Reaktions-Raum (Zeichnung 3, (13)) Feuchtigkeit auf, möchte sich dadurch abkühlen, trifft aber auf dem weiteren Weg durch die Verdampfer-Zerstäubungseinheit auf immer wärmere Tröpfchen, die sie über die eigene Oberfläche aufheizen. Im Ergebnis haben wir die Luft bis zu ihrem Austritt maximal gesättigt, aber auch maximal erwärmt. - Das zerstäubte Substrat kühlt im gleichen Mass, wie es seine Wärme an die Luft abgibt, ab.

[0011] Für die Wärmerückgewinnung kann eine identische Zerstäubungseinheit (Zeichnung 1, (19)) eingesetzt werden, die nach dem genau umgekehrten Prinzip funktioniert. Als Kühlmittel wird eine Flüssigkeit verwendet, im vorliegenden Fall, gekühltes Kondensat (Zeichnung 1, (5)). Die warme und gesättigte Luft tritt an einem Ende ein und trifft auf dem Weg durch den Tröpfchen-Reaktions-Raum (Zeichnung 3, (13)) auf immer kälter werdende Tröpfchen, die aus dem sich in der Gegenrichtung bewegenden flüssigen Medium aufgeworfen werden und gibt die in ihr enthaltene Wärme ab. Beim Austritt haben wir am einen Ende ein maximal aufgewärmtes Kondensat-Gemisch (das eine, das als Kühlmittel gedient hat, das andere, das aus der gesättigten Luft frisch hinzugekommen ist), am anderen Ende eine maximal gekühlte Luft.

[0012] Das erwärmte Kondensat dient im Substrat-Wärmetauscher (Zeichnung 1, (6)) als Heizmedium, über welches die zurückgewonnene Wärme in den Substrat-Kreislauf zurückgegeben wird. Der Wärmetauscher mit der primären Heizquelle ((Zeichnung 1, (7)) muss nur noch nachheizen, was an Wärme nicht zurückgewonnen und erneut in das Substrat hineingegeben werden konnte. - Da bei jedem Durchgang Kondensat hinzukommt, muss an einer geeigneten Stelle der Kondensat-Überschuss abgeschieden werden (Zeichnung 1, (20)).

[0013] Das einzudampfende Substrat kreist im System (Zeichnung 1, (3)) und gibt bei jedem Durchgang durch den Verdunstungszerstäuber (Zeichnung 1, (18)) einen Teil des Wassers ab. Dadurch sinkt im Ausgangsbehälter (Zeichnung 1, (2)) das Niveau allmählich. Ist das Substrat genug aufkonzentriert, wird es zu seiner weiteren Bestimmung aus dem Ausgangsbehälter heraus gepumpt, der so für die nächste aufzukonzentrierende Substratportion frei wird.

[0014] In einem nächsten Schritt wird das eingedampfte Konzentrat zu einem trockenen Pulver getrocknet. Dafür wird ein Schleuderwellen-Trockner verwendet. Gemäss Patentanmeldung 1052/12 vom Juli 2012, kann dafür jeder beliebige Schleuderwellen-Trockner verwendet werden. In der Patentanmeldung 586/12 wurden verschiedene innovative Varianten vorgestellt. In Zeichnung 5 wird eine weitere mögliche Variante davon gezeigt. Die Geometrie gleicht der Zerstäubungseinheit auf Zeichnung 3. Eine einzige Schleuderwelle (11) wirft das Material in einen freien Raum, in diesem Fall ein «Material-Wolken-Reaktionsraum» (21), in die an geeigneter Stelle (22), das gasförmige Verdunstungsmedium (17) und durch die Materialwolke hindurch gezogen wird. Im vorliegenden Fall wird dafür das BHKW Abgas direkt verwendet.

[0015] Das Prinzip besteht darin, die flüssige Lösung, auf ein sich im Trockner befindliches, trockenes Material aufzuspritzen. Dadurch wird es angefeuchtet, ohne dabei die feste Konsistenz zu verlieren. Das angefeuchtete Material wird getrocknet, um dann erneut angefeuchtet zu werden. Das Material im Trockner wird durch immer mehr feste Partikel aus dem flüssigen Substrat angereichert, und kann als trockenes Pulver dem Trockner entnommen werden, was nach einer bestimmten Anzahl von Einspritzzyklen auch gemacht wird.

[0016] Ein interessanter Aspekt dabei ist, dass es, im Unterschied zu anderen ähnlichen Verfahren, beispielsweise mit Bandtrocknern praktizierter Aufwertung des trockenen Gärrestdüngers, es nicht nötig ist, vor dem Trockner eine entsprechende Vermischung von trockenem und flüssigem Substrat vorzunehmen. Es ist nicht einmal nötig – und dies ist ein weiterer interessanter Aspekt – die Trocknungskammer zu leeren und jeweils neu mit trockenem und feuchten Substrat zu befüllen, sondern es reicht, die Kammer bei der Entnahme des Endproduktes, einfach nicht ganz zu leeren und schon kann der Prozess, mit dem in der Kammer verbliebenen Substrat weiter betrieben werden.

[0017] Für die Steuerung des Einspritzprozesses kann die Temperatur des Trocknungsprozesses als Grundlage genommen werden, welche Rückschlüsse auf den Trocknungsgrad zulässt. Für die Bestimmung der Menge, des einzuspritzenden flüssigen Substrates, kann die Wellenlast dienen. Durch die Beobachtung der Zunahme der Wellenlast beim Einspritzen des flüssigen Substrates, kann dessen Mischungs-Verhältnis zum trockenen Substrat, das sich im Trockner befindet, bestimmt werden und die Zuführung kann entsprechend wieder gestoppt werden, bevor die Mischung in eine «schlammartige» Mischung übergeht.

[0018] Art und Weise der Einspritzung sind von untergeordneter Bedeutung und werden hier nicht näher festgelegt, mit einer Ausnahme: Es besteht die Möglichkeit, über eine in der Patentanmeldung 1052/12 und auch in dieser Anmeldung weiter hinten beschriebenen Materialrückführung (23) entlang der Schleuderwelle. Diese wird während der Einführung des flüssigen Substrates aktiviert und beim Austritt der Materialrückführung, oder in ihrer Nähe, wird das flüssige Substrat eingeführt, was eine aufwändige Verteilung desselben über einen möglichst grossen Raum unnötig macht. Das konzentriert eingeführte flüssige Substrat, trifft auf das aus der Materialrückführung austretende trockene Substrat und wird mühelos von der Schleuderwelle vermischt.

[0019] Damit ist die Erfindung im Wesentlichen beschrieben. Es folgen Details zur Ausführung und die Beschreibung Anwendungspotentialen über die Erfindung im engeren Sinne hinaus.

[0020] Zwischen Wärmetauscher (Zeichnung 1, (7)) und Verdunstung (Zeichnung 1, (18)) kann einer oder mehrere, isolierte oder beheizte Behälter angebracht werden, welche die erwärmte Flüssigkeit auf dem erwärmten Temperaturniveau halten und nach einer gewissen Zeit zu deren Hygienisierung führen. Da bei der Schleuderwellen-Endtrocknung mit heissen Gasen ebenfalls ein hoher Grad an Hygienisierung erreicht wird, ist der beschriebene Hygienisierungsbehälter aus rein technischer Sicht, möglich, aber nicht zwingend.

[0021] Für die Verdunstung, bzw. Kondensation/Wärmerückgewinnung können mehrere Zerstäubungseinheiten (Zeichnung 1, (18), (19)), in Serie angebracht werden, um den Kanal und die Verweildauer zu verlängern.

[0022] Die Eindampfungsvorrichtung kann auch mit anderen Medien, als mit BHKW-Kühlwasser beheizt werden. Dazu kann beispielsweise anstatt eines Wasser/Wasser-Wärmetauschers auch ein Heizkessel benutzt werden, in Kombination mit dem Wärmetauscher für die zurückgewonnene Wärme (Zeichnung 1, (6)), oder alleine stehend. Jede beliebige Art, das Substrat aufzuheizen, kommt in Frage. Eine interessante Möglichkeit besteht unter anderem darin, mit einem Brenner direkt in die Wärmerückgewinnungs-Einheit (Zeichnung 1, (19)), an einer geeigneten Stelle, hinein zu feuern, um an dieser Stelle die Wärme, die es zusätzlich zur zurückgewonnenen Wärme braucht, hinzu zu geben. Eine solche Lösung kommt ohne Wärmetauscher aus, da die Energie der heissen Rauchgase im Kontakt mit den Wassertröpfchen erst in Dampf, dann in heisses Kondensat umgewandelt wird. Siehe dazu auch die weiter unten folgende Beschreibung eines Heizkessels, der ohne Rauchgas/Wasser-Wärmetauschers auskommt.

[0023] Bei Anwendungen, bei denen es nicht auf die Effizienz darauf an kommt, kann die Luft (eventuell auf mehrere Luftströme aufgeteilt) quer zur Fliessrichtung des flüssigen Substrates durch die Zerstäubungseinheit geführt werden, als Verdunstungs- oder Kondensierungs-Einheit. Führt man dies mit einer Zerstäuber-Verdunstungseinheit aus, in dem man beispielsweise erwärmte Luft durch das zerstäubte Substrat hindurch führt, das aufgeheizt sein kann, aber nicht aufgeheizt sein muss, erhält man eine kostengünstigere, aber ev. immer noch effizientere Verdampfungslösung analog zur auf dem Markt bekannten «Mississippi»-Verdunstungs-Vorrichtung. Bei dieser werden die Schaufeln eines Schaufelrades, das an den Antrieb eines historischen Mississippi-Dampfer erinnert, in das Substrat eingetaucht und mit diesem benetzt. Nach dem Auftauchen aus dem Substrat, lässt man erwärmte Luft darüber streichen. Das Wasser verdunstet und man erhält ebenfalls einen Eindampfungseffekt. Die Schleuderwellenlösung dürfte kostengünstiger herzustellen sein. Wärmt man das Substrat vorher auf und lässt Abgase direkt hindurch, dürfte die Effizienz einiges höher sein, was als schützenswerte Anordnung zu betrachten ist, egal, ob mir einer Schleuderwelle oder einem Mississippi-Rad umgesetzt.

[0024] Die beschriebene Wärmerückgewinnung ist nicht nur auf die Anwendung als Teil des Eindampfersystems beschränkt, sondern kann als allein stehende Komponente für die Wärmerückgewinnung aus allen Arten von feuchten Gasen genutzt werden. Als nicht ausschliessliche Beispiele seinen genannt, die Wärmerückgewinnung aus Rauchgasen, Abluft von Trocknern, Abluft aus Industrieprozessen, Abdampf aus Dampfprozessen und weiteren.

[0025] Während bei Flüssigkeiten, die mit groben festen Partikeln belastet sind, sich eine Schleuderwellen- oder Bürsten-Lösung aufdrängt, kann bei Flüssigkeiten mit feinen, oder gar keinen Partikeln auch mit Düsen gearbeitet werden, in einer beliebigen Anordnung, oder so angeordnet, dass ein Gegenstrom möglich ist. Das kann beinhalten, die Flüssigkeit mehrmals einzudüsen, einzusammeln und erneut einzudüsen, jedes Mal ein Stück weiter auf dem Kanal.

[0026] Unter Druck, kann eine solche Vorrichtung, mit oder ohne Schleudervorrichtung, als Dampferzeuger eingesetzt werden, aus dem ein Gas-/Dampfgemisch austritt.

[0027] Im Zusammenhang mit der Verwendung von Rauchgasen entstehen viele interessante Anwendungsmöglichkeiten. Es eröffnet die Möglichkeit mit relativ einfachen Mitteln eine Brennwerttechnik zu realisieren, die ohne teure Rauchgas Wasser Wärmetauscher auskommt. Zudem kann im unteren Temperaturbereich eine solche Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung im Bereich zwischen den Temperaturen des Heizkreislaufs und der Umgebungstemperatur genutzt werden, das damit gewonnene warme Wasser kann zur Vorwärmung und Anfeuchtung der Brennerluft genutzt werden.

[0028] Besonders interessant erscheint die Möglichkeit mit einer solchen Zerstäubungs-Wärmerückgewinnungseinheit den in Heizkesseln üblichen Rauchgas/Wasser-Wärmetauscher ganz weg zu lassen und die mehr oder weniger feuchten Rauchgase direkt in eine solche Einheit einzuführen. Die Energie der heissen Rauchgase werden im Kontakt mit den Wassertröpfchen erst zu Dampf, später zu heissem Kondensat gewandelt. Die aus dem Brennstoff stammende Feuchtigkeit in den Rauchgasen kondensiert mit. Man erhält von Haus aus einen Brennwertkessel, der die Rauchgase vom Prinzip her unter den Kondensationspunkt kühlt und man ersetzt den grossen, teuren, für Partikel- und sonstige Verschmutzung anfälligen Rauchgas/Wasser-Wärmetauscher, durch einen kompakten und günstigeren Wasser/Wasser-Wärmetauscher. Es ist auch möglich den Wasser/Wasser-Wärmetauscher weg zu lassen und das Wasser aus der Wärmerückgewinnungseinheit direkt für einen Heizkreislauf zu nutzen (was allgemein, nicht nur für die Heizkesselanwendung gilt). Diesen Vorteilen stehen die Nachteile einer erforderlichen Neutralisation des sauren Kondensates, so wie der Notwendigkeit das Wasser mit der Zeit, von den sich bei der Verwendung von festen Brennstoffen ansammelnden Partikeln, zu reinigen. Die Praxis wird zeigen, ob die Vor- oder Nachteile dieser Lösung überwiegen werden.

[0029] Solche Zerstäubungsvorrichtungen können aber auch als Filter eingesetzt werden, mit, aber auch ohne Wärmeaustauch-Funktion, beispielsweise für die Reinigung von staubbelasteten Gasen, indem der Staub an den Tropfen kleben bleibt, von ammoniakhaltiger Luft, indem eine säurehaltige Flüssigkeit zerstäubt wird, etc.. Dies als mögliche aber nicht ausschliessliche Anwendungsbeispiele.

[0030] Schliesslich sei noch erwähnt, dass die Schleuderwellen nicht nur längs, sondern auch quer zur Strömungsrichtung stehen können, in senkrechter oder waagrechter Ausführung, mit einer oder mehreren solchen Schleuderwellen.

[0031] Als Schleuderwelle wird hierbei jede Art von rotierender Vorrichtung verstanden, bei der von einer Achse abstehend, Borsten, Stacheln, Schaufeln, Fäden oder sonstige Vorrichtungen abstehen, welche die Flüssigkeit aufnehmen und zerstäuben.

[0032] Es sind Lösungen mit mehreren Schleuderwellen denkbar, in direktem Kontakt mit dem durchfliessenden Substrat und/oder im Raum verteilt, die aufgewirbelten Tröpfchen aufnehmend und weiter verwirbelnd.

[0033] Die weiteren Ergänzungen betreffen den Trockner, der, wie in den Patentanmeldungen 586/12 und 1052/12 beschrieben, nicht nur für die Trocknung von flüssigen Materialien, sondern auch ganz gewöhnlichen feuchten Schüttgütern verwendet werden kann.

[0034] Dabei handelt es sich um eine Schleuderwellen-Trocknungsvorrichtung, bei der die Wellen längs zur Flussrichtung des Materials angebracht sind. Dabei wird das feuchte Schüttgut an einem Ende eingefüllt und am anderen Ende trocken entnommen. Dabei wird erfindungsgemäss die Tatsache genutzt, dass das so aufgeworfene Material sich wie eine Flüssigkeit verhält. Wird an einem Ende Material eingefüllt (in der Zeichnung 6, (24)), in der Form eines Förderschnecken-Troges), verdrängt es das sich darin befindliche Material vom Erfüllungsort weg. Wird am anderen Ende Material entnommen (Zeichnung 6, (25)), fliesst es wie eine Flüssigkeit in den leer gewordenen Raum nach. Dies ermöglicht das Material in einem kontinuierlichen Fluss durch den Trockner zu halten. Um die Verweildauer beeinflussen zu können, wird die Entnahme regulierbar gestaltet, was unter anderem (aber nicht ausschliesslich) durch eine Förderschnecke geschehen kann (Zeichnung 6, (25)), während am anderen Ende der Einwurf über die Wellenlast geregelt wird. Die Wellenlast wird leichter, im gleichen Mass, wie die Feuchtigkeit entweicht und wie am anderen Ende Material entnommen wird. Der Wellenlast-geregelte Einwurf sorgt dafür, dass entsprechend feuchtes Material kontinuierlich nachgefüttert wird. Dreht nun die Entnahmeschnecke schneller, dauerhaft oder in Intervallen, beschleunigt sich der Durchfluss und umgekehrt, je langsamer sie dreht, desto mehr verlangsamt sich auch der Durchfluss des Materials durch den Trockner. So kann auf die Verweildauer des Materials im Trockner Einfluss genommen werden.

[0035] Ergänzt, oder alternativ mit Temperaturmessung entlang der Strecke. Je trockener das Material, desto höher die Trocknungstemperatur. Durch Temperatursensoren entlang der Trocknungsstrecke (also entlang der Schleuderwelle), kann über die Temperatur-Differenzen, der Trocknungsgrad auf den einzelnen Abschnitten gemessen werden und damit sowohl die Materialentnahme als auch der Materialeinfluss beeinflusst werden. Gehen wir mal davon aus, dass wir auf der Trocknungsstrecke 10 Temperaturfühler verteilt haben, mit der Nr. 1 in der Nähe des Material-Einwurfs (24) und der Nr. 10 in der Nähe des Material-Auswurfs (26). Liegt die Temperatur der Sonde 10 unter der Auswurf-Temperatur, schaltet sich die Entnahme Schnecke aus. Die Entnahme kann aber über davor liegende Temperatursonden geregelt, beziehungsweise kontrolliert werden. Hat die Sonde Nr. 8 die Auswurf-Temperatur erreicht, dann wird sie die Sonde Nr. 10 erst recht haben. Die Auswurfschnecke kann die Drehzahl erhöhen. Wird es bei der Sonde 8 wieder kälter, kann die Auswurfschnecke die Drehzahl wieder senken. Umgekehrt kann am anderen Ende eine Erhöhung der Sonden-Temperaturen in Richtung der Sonde Nr.1, der Einwurfvorrichtung das Signal geben, die Menge des eingeworfenen feuchten Materials zu erhöhen. Da die Temperaturverläufe von Trocknungsprozessen nicht unbedingt linear sind, müssen die Temperatursonden auch nicht zwingend in regelmässigen Abständen angebracht sein.

[0036] Eine weitere ergänzende oder alternative Regelungsmethode liegt darin, das Material nach fixen Zeiten zu befüllen oder zu entnehmen.

[0037] Alle beschrieben MateriaI-Regulierungsmöglichkeiten können alleine, ganz oder teilweise kombiniert werden.

[0038] Eine weitere kennzeichnende Eigenschaft dieser Art von Trocknern ist, die in den Trockner integrierte Materialrückführung, die in der Zeichnung 6in der Form einer Förderschnecke entlang der Schleuderwelle dargestellt ist (23). Diese kann an jeder beliebigen Stelle im Trockner angebracht werden. Ein sehr geeigneter Ort ist in der Zeichnung 5eingezeichnet, wo die Rückführungsschnecke (23) an der Material-Rutschwand (15) angebracht ist, zwischen Lufteintritt (22) und Schleuderwelle (15). An diesem Ort angebracht kann das Material leicht in die dafür vorgesehene und entsprechend ausgestaltete Öffnung hinein fallen, ohne dass es von der Schleuderwelle darin «festgestampft» wird, was bei feuchten und schweren Materialien der Fall sein kann. Zu nahe am Lufteintritt (22) sollte diese Öffnung auch nicht sein, für den Fall dass mit Trocknungsgasen gearbeitet wird, die über dem Selbstenzündungspunkt des getrockneten Materials liegen, um den unmittelbaren Kontakt mit dem in der Rückführungsöffnung liegenden Material zu verhindern. Dieser Ort ist aus den gleichen Gründen auch für die Materialentnahme geeignet und hat zudem den Vorteil, dass der Materialauswurf etwas höher über dem Boden erfolgt, so dass es einfacher sein wird, eine passende Fördervorrichtung für den Weitertransport des getrockneten Materials darunter zu stellen.

[0039] Alle Förderschnecken in den Trockner hinein oder aus demselben heraus können mit einer kleinen Besonderheit versehen werden, indem die Förderschnecken nicht bis ganz zur Öffnung geführt werden. Dadurch entsteht in der Öffnung ein «Materialpfropfen», der die Ein- und Ausgänge verschliesst und damit unerwünschte Luft-Zu- und Ab-Flüsse verhindert, ohne dass dafür eine teure Zellradschleuse verwendet werden muss. Dreht die Förderschnecke schiebt sie Material nach und dem entsprechend den Pfropfen aus der Öffnung hinaus, ihn von hinten her mit frischem Material wieder aufbauend.

[0040] Eine weitere Möglichkeit für die Materialentnahme und -rückführung besteht darin, diese pneumatisch zu bewerkstelligen.

[0041] Die Schaufeln der Schleuderwelle werden das Material nicht nur aufwerfen, sondern auch vermischen. Das kann erwünscht sein, aber auch nicht. Erwünscht kann eine solche Strecke mit «turbulentem» Aufwerfen (Zeichnung 6, (26)) beispielsweise in der Nähe des Eingang (24) sein, oder an der Stelle an der das trockene Material aus der Materialrückführung (23) austritt. Der Vermischungseffekt kann durch eine entsprechende Geometrie noch verstärkt werden. So kann eine Dreiecksform das Abdriften das Materials nach links und rechts von der Drehrichtung ausgesehen, verstärken und die Durchmischung fördern. Umgekehrt kann über die Geometrie die Vermischung des Materials minimiert werden, beispielsweise durch das Anbringen von durchgehenden Leisten (Zeichnung 6, (27)), was in eine Strecke mit eher «gleichmässigen» Aufwerfen resultiert. Ein regelmässiges Aufwerfen des Materials, ohne allzu grosse Vermischung, kann gegen Ende des Durchgangs erwünscht sein, wo man sich auf jedem Abschnitt in Richtung des Auswurfs (25) ein trockeneres Material wünscht und eine versehentliche Dazumischung von feuchtem Material vermeiden möchte. Andere Gründe für das eine oder andere Aufwerfen sind ebenfalls möglich.

[0042] Ebenso kann durch ein «Biegen» der Schaufel-Enden in die Richtung der Drehrichtung, oder von ihr weg, der Wurfwinkel beeinflusst werden. Durch eine Kombination von verschiedenen Winkeln, kann der der «Material-Wolken-Reaktionsraum» (21) besser ausgefüllt und genutzt werden. Zu diesem Zweck können sowohl Leitbleche auf der dem Materialrutschblech (15) entgegengesetzten Seite angebracht werden, welche die Wurfbahn des Materials beeinflussen. Eine weitere vorgesehene Möglichkeit sind in die Material-Wolke (21) hinein ragende Stacheln, Rechen, Umlenkelemente, etc. die den aufgeworfenen Materialstrom ganz oder teilweise «brechen», «umlenken», «vermischen», etc.

[0043] Eine wichtige konstruktive Neuerung wird in Zeichnung 7 dargestellt und besteht darin, dass die Schleuderwellen-Achsen (28) nicht mit einzelnen Schaufeln bestückt werden, sondern mit ganzen Kämmen (29), die sich über einen Teil, oder über die ganze Länge der Schleuderwelle ziehen. Die Kämme können verschieden gestaltet werden, mit «Zinnen», wo das Material turbulent aufgeworfen werden soll, durchgehend, wo das Material regelmässig aufgeworfen werden soll. Der Fantasie sind hier keine Grenzen gesetzt. Alle oben beschriebenen, so wie weitere Eigenschaften und Geometrien können auf diesem Kamm realisiert werden. Dies gibt nicht nur Gestaltungsfreiheit bei geringeren Produktionskosten, sondern eröffnet auch noch die Möglichkeit, bei Bedarf, die Kämme (die abnehmbar befestigt sein können) einfach auszuwechseln, sei es um sie zu ersetzen, oder weil man mit einer anderen «Wurfgeometrie» arbeiten möchte.

[0044] Eine weitere konstruktive Neuerung ist nicht spezifisch eingezeichnet, kann aber an der Zeichnung 5und 12erklärt werden. Dabei werden die Wände links und rechts demontierbar gestaltet, so dass die Wände in der Ganzheit abgenommen oder zumindest auf breiter Front ganz oder teilweise aufgeklappt werden können. Dies erlaubt auf der linken Seite einen guten Zugang zu den Luftverteilungsmechanismen, die weiter hinten im Dokument noch näher erläutert werden, sowie zur Materialrückführung, etc. Und auf der rechten Seite erlaubt dies einen ungehinderten Zugang zur Schleuderwelle, sei es um daran Arbeiten auszuführen, oder einfach den Trockner zu leeren, beispielsweise nach einem Stillstand, vor Arbeiten im Inneren des Trockners, bei einem Trocknungsgut-Wechsel, etc. Wird die Schleuderwelle bei offener Wand eingeschaltet, wirft sie darin befindliches Material einfach aus. Dies wäre auch eine optimale Auswurfsmöglichkeit, falls der Trockner als Portionen-Trockner betrieben wird. Nach Beendigung der Trocknungsphase führt die Wand auf der rechten Seite hoch und die Schleuderwelle, die noch soeben das Material entlang der Wand (oder eines eventuell daran befindlichen Leitbleches) in den Material-Wolken-Raum (21) geworfen hat, wirft nun das Material aus dem Trockner hinaus, ohne dass deren Drehrichtung geändert werden müsste. In diesem Fall wird das Material in einem angrenzenden geschlossenen Raum aufgefangen und über einen geeigneten Fördermechanismus abgeführt.

[0045] Dieses Trocknerprinzip ist nicht auf die Ausführung mit einer Welle beschränkt. Es können zwei Wellen, wie in Zeichnung 8, oder noch mehr Wellen sein, mit einer entsprechenden Anpassung der weiteren Elemente, wie der Lufteinführung (22), oder der Materialrückführung (23), die so wie in der Zeichnung, oder auf eine andere geeignete Art und Weise gelöst werden können.

[0046] Auch wenn andere Arten der Lufteinführung nicht ausgeschlossen sind, so wird bei unserem Trocknern wird die Luft grundsätzlich quer zur Fliessrichtung des Materials eingeführt, so dass das Material auf seinem Weg durch den Trockner mit frischer warmer oder heisser, ungesättigter Luft versorgt wird. Dadurch entfällt eine aufwändige Kammer-Trocknung, wie sie beispielsweise in der Patentschrift DE 10 2010 049 339 A1 beschrieben wird, aber es wird gleichzeitig verhindert, dass das Material durch gesättigte Luft wieder Feuchtigkeit aufnimmt.

[0047] Von einer gewissen Wichtigkeit ist die Lufteinführung in die Material-Wolke (21) hinein, ohne dass der Luftaustritt verstopft, oder dass sich dort Material ablagert, das sich dort bei hohen Lufteintrittstemperaturen entzünden kann. Erfindungsgemäss wird das durch eine Anordnung wie auf Zeichnung 8, 9, oder 10gelöst, durch das Einführen von Lufteinblas-Düsen in die Materialwolke, was sowohl bei der einwelligen, wie auch der mehrwelligen Trocknerausführung möglich ist. Mit dem Luftaustritt nach unten ist es nicht möglich, dass dort Material hinein geworfen wird.

[0048] Wie auf Zeichnung 5 dargestellt, ist ebenfalls ist eine Kombination von Aufprallblech (30) und Material-Rutschblech (15), welches das Material zur Schleuderwelle zurückführt, möglich. Durch eine passende Anordnung entsteht einerseits ein Durchlass für die Luft (22) in die Materialwolke hinein, andererseits bewirkt die Winkelstellung der Bleche, dass das Material daran gut abrutscht und flüssig zur Schleuderwelle zurückgeführt wird, ohne Möglichkeit sich irgendwo abzulagern. Die Zeichnung 11 zeigt die gleiche Anordnung wie auf Zeichnung 5, aber mit einem grösseren Lufteinlass (22) für grössere Luftmengen, was dazu dient, den Kraftaufwand für die Ventilatoren zu verringern. In beiden Fällen wird dabei darauf geachtet, dass das Material in einem genügend grossen Abstand zur Welle auf dem Material-Rutschblech (15) auftrifft. Dies ist, unabhängig von der Lufteinlass-Thematik, eine grundsätzliche und schützenswerte geometrische Eigenschafft. Trifft das Material zu nahe bei der Schleuderwelle auf, wird deren Arbeit behindert.

[0049] Unabhängig davon, wie die Luft in die Material-Wolke (21) eingeführt wird, kann sie auf zwei verschiedene Arten durch den Trockner geführt werden. Entweder, wie auf Zeichnung 9, quer durch die Material-Wolke hindurch, oder wie in Zeichnung 10, erst in die Material-Wolke hinein und dann im Gegen- oder Gleichstrom zur Bewegungsrichtung des Materials, was die Verweildauer der Trocknungsluft erhöht, aber auch eine entsprechende Begrenzung des Raumes der Material-Wolke erfordert, analog zur Tröpfchenraum Begrenzung (Zeichnungen 3 und 4, (14)). Hierbei können auch Kombinationen angewandt werden, beispielsweise indem die Luft in der Mitte, oder an mehreren Stellen abgesogen wird, und somit manchmal im Gegen- manchmal im Gleichstrom zum Materialfluss strömt.

[0050] Die erwähnten Material-Wolken Begrenzungen, können in jeder Luftführungs-Konstellation die Verweildauer der Luft in der Material-Wolke günstig beeinflussen, in dem sie den Material-Wolken-Raum vollständig, oder auch nur teilweise umschliessen.

[0051] Die gleichmässige Lufteinführung über die ganze Trocknerlänge, oder ein bestimmtes Segment, kann eine gewisse Herausforderung darstellen, denn Luft ist komprimierbar und folgt dem geringsten Wiederstand. So kann es sein, dass sie, je nach wie sie in den Trockner eingeführt wird, entlang der Schleuderwelle ungleichmässig verteilt in die Material-Wolke eintritt. Das wird bei der Lufteinführung über Düsen, wie in den Zeichnungen 8 bis 10, weniger, bei der Lufteinführung über Prall- (30) und Rutschblech (15) (z.B. Zeichnung 5) eher der Fall sein. Dem wird in Zeichnung 12 und 13 entgegengewirkt. Die Geometrie links wird in einen oberen Luftverteilungsraum (31) und einen unteren Lufteintrittsraum (32) aufgeteilt. Der Luftverteilungsraum kann für einen leichteren Zugang, direkt von der (ev. abnehmbaren) Trocknerwand begrenzt werden. Die Zeichnung 13 zeigt den Luftverteilungsraum (31) von der Seite, wobei die Trocknungsluft von der linken Seite eintritt (33) und den Luftverteilungsraum (31) ausfüllt. Die Luft wird durch eine Serie von Lufteinlässen (34) hindurch gezwungen, die mit regulierbaren Klappen ausgestattet sind.

[0052] Dadurch kann das unregelmässige Verhalten der Luft ausgeglichen werden, die tendenziell eher durch die Öffnungen in der Nähe des Lufteintritts (33) wird strömen wollen.

[0053] Bei Trocknern, bei denen die Wärme ganz oder teilweise aus Wärmetauschern (35) stammt, können diese, an jeder beliebigen Stelle im oder ausserhalb des Trockners angebracht werden. Werden sie, wie in der Zeichnung 14dargestellt oben angebracht, können sie relativ kompakt und elegant im Trockner selbst angebracht werden.

[0054] Die Luft kann entweder im Unterdruck durch die Material-Wolke (21) hindurch gezogen werden, oder aber, die Geometrie auf der linken Seite kann, analog zur Darstellung auf Zeichnung 14 aufgeteilt werden und von einem oder mehreren Ventilatoren in den Lufteintritts räum (32) hinein und durch die Material-Wolke hindurch gedrückt werden. Was in der Zeichnung 12dem Luftverteilungsraum (31) entspricht, wird in diesem Fall in der Zeichnung 14der Ansaugtrichter für die Ventilatoren, durch den die Luft durch die Wärmetauscher (35) gesogen wird.

[0055] Eine interessante Möglichkeit dieser Trocknungs-Vorrichtung besteht darin, dass die Luftzufuhr in Segmente eingeteilt werden kann. Hier sind den Anordnungen und Kombinationen keine Grenzen gesetzt. Es werden nachfolgend ein paar Möglichkeiten geschildert. So besteht die Möglichkeit bei der Nutzung der Abwärme eines BHKWs in einem ersten mit feuchtem Material die Abgase direkt einströmen zu lassen und in einem nächsten Segment, mit trockenerem Material, die Luft die weniger warme Luft einströmen zu lassen, welche über die Kühlwasser Wärmetauscher aufgewärmt worden ist. Wird die Luft über einen Brenner hergestellt, kann in einem ersten, feuchteren Materialsegment sehr heisse Luft, die über dem Selbstentzündungspunkt des Materials liegt, eingeblasen werden, im trockeneren Segment kann etwas kühlere Luft dazu geblasen werden, so dass die Eintrittstemperatur unter dem Selbstenzündungspunkt zu liegen kommt. Es kann die Wärme aus der Abluft eines ersten Segments zurück gewonnen werden und in ein weiteres Segment eingeblasen werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, mit frischer ungeheizter Umgebungsluft das Material zu kühlen, beispielsweise im letzten Segment vor dem Austritt, was nochmals ein paar Prozent Feuchtigkeit aus dem Material austreibt. In diesem Zusammenhang besteht die Möglichkeit über eine, oder mehrere permanent eingeschaltete Materialrückführung(en) das Material kreisen zu lassen und so die entsprechenden Luftsegmente mehrmals durchqueren zu lassen, durch alle, oder nur einen Teil der selben.

[0056] Die Luft kann in den Trockner hinein gestossen werden (Trocknungsraum mit Überdruck), wie in der Zeichnung 14 dargestellt, oder sie kann hinein und hinaus gesogen werden (Trocknungsraum mit Unterdruck). Ebenso kann die Luftführung mit Ventilatorenpaaren bewerkstelligt werden, mit je einem Ventilator der stosst und zieht. Letztere Möglichkeit kann das Schaffen von verschiedenen Luftsegmenten mit unterschiedlicher Temperatur erleichtern.

[0057] Wird die Wärme mit einem Brenner hergestellt, stellt sich die Aufgabe die heissen Rauchgase mit Frischluft zu vermischen um die gewünschten tieferen Trockner-Eintrittstemperaturen zu erreichen. Falls feste Brennstoffe verwendet werden, stellt sich zusätzlich die Aufgabe, die Funken heraus zu filtern. Die Zeichnungen 15 und 16 zeigen eine dafür geeignete Möglichkeit, die Zeichnungen 17 und 18 eine weitere. Auf den Zeichnungen 15 und 16, feuert der Brenner (36) in eine Brennkammer (37), hier in der Form eines runden Rohres. Die Frischluftzufuhr (39) wird zur Brennkammer tangential gestaltet, so dass die Frischluft entlang der rohrförmigen Brennkammer in eine starke Rotation versetzt wird, welche die Flamme umschliesst und sich nach und nach mit ihr verbindet. Abgesehen vom guten Vermischungseffekt zwischen Frischluft und Rauchgasen, werden auch die Wände der Brennkammer thermisch weniger stark belastet und auch eine allfällige Isolation gestaltet sich einfacher.

[0058] Die Darstellung auf den Zeichnungen 15, 16 und 17 ist zudem mit einer Entaschung (41) und einem Funkenfilter (40) ergänzt, so dass auch Brenner für Feststoffe mit Horizontaler Flamme zum Einsatz kommen können. Als geeigneter Hersteller solcher Brenner sei ausdrücklich die italienische Firma Termocabi erwähnt. Asche und eventuelle Schlackenanteile werden aus dem Brenner heraus gestossen und fallen durch den Entaschungsschacht (41) nach unten in einen Aschenbehälter (42), eventuell mit einer automatischen Entleerung, falls Brennergrösse und Komfortansprüche des Kunden dies wünschenswert erscheinen lassen.

[0059] Für die Filterung der Funken wird die Drehbewegung des Frischluft-Rauchgas-Gemisches genutzt. In der Zeichnung 15 wurde sie durch eine Verengung des Rohrdurchmessers noch verstärkt. Es besteht auch die Möglichkeit, diesen Abschnitt mit einer richtungsgebenden Geometrie zu ergänzen, die an dieser Stelle nicht näher festgelegt wird. Eine gute Möglichkeit besteht darin, dafür eine Schneckenvorrichtung zu benutzen, wie sie bei Förderschnecken verwendet wird, welche die bestehende Drehbewegung verstärkt, oder wie in den Zeichnungen 17 und 18, in eine Drehbewegung zwingt. Diese Drehbewegung kann bereits ausreichen, um die Funken «auszublasen». Eine zusätzliche Möglichkeit besteht darin, das Funkenfilter-Rohr, wie in Zeichnung 19 dargestellt, mit einer «Nase» (43) auszustatten, über die ganze Länge oder über Teile davon. Die «Nase» zwingt, die durch die Drehbewegung an die Wand gedrückte Luft zu einem Richtungswechsel, der die festen Partikel nicht werden folgen können. Die Entnahme der sich in diesem «Nasenvorsprung» ansammelnden Partikel ist auf verschiedene Arten möglich. In der Zeichnung 19ist einfach eine Öffnung vorgesehen, durch welche die Funken und weitere feste Partikel hinaus geschoben werden und in den Zeichnungen 15 und 17 in den darunter befindlichen, geschlossenen Raum fallen. In der Zeichnung 15 kann bereits die rohrförmige Brennkammer (37) mit einer solchen Vorrichtung vorgesehen werden und bereits dort eine Vorabscheidung vorgenommen werden.

[0060] Eine weitere Art der Heissluftherstellung mit festen Brennstoffen ist in den Zeichnungen 17 und 18 dargestellt. Diese einfache Art von Feststoffbrennern ist weit verbreitet und wird unter anderem von der polnischen Firma «Falenczyk» hergestellt. Der feste Brennstoff wird aus einem Brennstoffbehälter (44) über eine Brennstoffschnecke (45) dem Brenner zugeführt, der in diesem Fall die Form eines «Brenntellers» (36) hat. Ein Brennerventilator (46) führt dem Verbrennungsprozess von unten Luft zu. Aus dem «Brennteller» steigt ein mehr oder weniger senkrechte Flamme auf. An einer geeigneten Stelle wird Frischluft (39) zugeführt, die sich in der Brennkammer mit den aufsteigenden heissen Rauchgasen der Feuerung vermischt. Dieses Gemisch wird nach einer der oben beschriebenen, oder einer weiteren Methode im Rohr-Funkenfilter (40) in Rotation versetzt, um die Funken zu entfernen.

[0061] Da diese Art von Brennern in ihrer Leistung meistens eher eingeschränkt ist, wird in der Zeichnung 18(von oben) eine Kombination von solchen Brennern dargestellt, die zusammen eine grössere Leistung erlauben.

[0062] In beiden Fällen (Zeichnungen 15, 16 und Zeichnungen 17, 18) können auch andere Funkenfilter zum Einsatz kommen.

[0063] Das Prinzip kann auf jede andere Feststoff-Feuerungsart angewandt werden.

[0064] Beide Vorrichtungen können Wassergekühlt sein und die Wärme über einen Wärmetauscher der Frischluft und/oder der Brennerluft hinzugefügt werden. Das selbe ist möglich, falls Rauchgase und Frischluft in einem Zyklon gemischt werden und dieser entsprechend gekühlt wird. Eine Gegenstrom-Tauscherlösung kann zu höheren Austrittstemperaturen führen. Zur Kühlung muss nicht Wasser verwendet werden, sondern es können auch Medien verwendet werden, die höhere Temperaturen als Wasser ermöglichen. Wenn man den konstruktiven Aufwand nicht scheut, kann auch eine Dampf, oder Druckwasser-Lösung angewandt werden. Für den Trocknungsprozess interessieren uns vor allem hohe Temperaturen.

[0065] Beide Vorrichtungen können auch als «Brennersysteme» ausgestaltet werden, indem die Frischluftzufuhr (39) zu einer «Sekundärluft-Zufuhr für die Verbrennung umgestaltet und der Ventilator (46) des Brenners (36) nur sich auf die Zufuhr von «Primärluft» beschränkt. Die Temperaturen werden entsprechend höher sein, wie auch der entsprechende der Isolation und Kühlungsaufwand, aber in der Kombination mit der Rotationsbewegung in der Brennkammer und/oder im Funkenfilter erhält man eine sehr gute Verbrennung und die Abscheidung der festen Partikel wird die nachfolgenden Komponenten, wie beispielsweise den Wärmetauscher eines Heizkessels, weniger belasten.

[0066] Eine analoge Vorrichtung zum Funkenfilter kann zur Abreinigung der der aus dem Trockner austretenden Luft dienen, was kompakter als ein Zyklon gestaltet werden kann, was die Anwendung des letzteren allerdings nicht ausschliesst. Ein weitere Möglichkeit der Filterung sind Gewebefilter, die in den Trockner integriert (wie in Zeichnung 11) oder in einer eigenen Einheit untergebracht werden können. In der Zeichnung 11wurde eine einfache Konstruktion gewählt, in der das Filtergewebe, wie ein Leintuch um formgebende Strukturen gewickelt wurde. Eine passende «Ruttel-Vorrichtung» kann bei Bedarf die Filterflächen vom sich darauf ansammelnden Filterkuchen reinigen.

[0067] Schliesslich wird noch eine Trocknungs-Vorrichtung geschildert, die eigenständig oder ergänzend zum Schleuderwellen-Trockner eingesetzt werden kann. Sie ist vor allem für die Verwendung von flüssigen Heizmedien geeignet, wie sie im Falle von BHKW-Kühlwasser, oder aber auch aus der weiter oben beschriebenen Wärmerückgewinnung, sowie weiteren Quellen stammen kann. Die Herausforderung liegt darin, dass die Temperatur dieser Art von Wärme, im Vergleich zu BHKW-Abgasen, mit Brenner hergestellter Heissluft und anderen heissen Quellen, verhältnismässig tief ist, was steh mit einem erheblichen Wärmetauscher und Ventilatorenaufwand verbindet und gegebenenfalls eine Vergrösserung der Trocknergeometrie erzwingt, welche die damit verbundenen grossen Luftmengen bewältigen muss. Dagegen nutzt eine Trocknungsvorrichtung wie auf der Zeichnung 20 dargestellt, die flüssigen Wärmequellen auf eine andere Art zur Erwärmung sowohl des Trocknungsgutes, als auch der Trocknungsluft. Sie weist Analogien zum Gülle-Wärmetauscher (bzw. allgemeiner Formuliert, dem Wärmetauscher für Partikel-belastete Lösungen) der Zeichnung 2 auf und kann in Anlehnung daran konstruiert werden. Die Medien, das flüssige Heizmedium und die Trocknungsluft, bewegen sich auch hier im Gegenstrom (Wasser von oben nach unten, Luft von unten nach oben), mit dem Unterschied, dass im Inneren des Rohres / der Rohre festes Trocknungsgut gemischt und in der gleichen Richtung wie das flüssige Heizmedium (von oben nach unten) gefördert wird. In der Zeichnung 20, wird das Material nach dem Einwurf (24) auf den ersten zwei obersten Rohrdurchgängen, erst einmal ohne Trocknungsluftkontakt erwärmt und kommt ab dem, von oben dritten Rohr, mit der Trocknungsluft in Kontakt. Die Trocknungsluft tritt am unteren Ende ein, das gleichzeitig auch den Austritt des getrockneten Materials darstellt ist (25) und bewegt sich in der zum Material entgegengesetzten Richtung nach oben und wird sowohl von den Rohrwänden, wie auch vom Material selbst erwärmt, so dass sie beim Luftaustritt (47) maximal erwärmt und gesättigt aus der Vorrichtung austreten kann. Was bei der Zeichnung 2die Reinigungsvorrichtung war (9), wird in der Zeichnung 20 zu einer Förder- und Mischvorrichtung (48), die das Material fördert und dabei idealerweise aufmischt oder gar «schüttet». Das können Segment Förderschnecken sein, das können mit Schaufeln bestückte Wellen sein, die das Material mit ihrer Aufwärtsbewegung anheben und in das Innere des Rohres rieseln lassen, das können Kombinationen von mischenden und fördernden Elementen sein, wie im Innern eine Förderschnecke und um die Förderschnecke herum Schaufeln. Für die Förderung des Materials können die Rohre auch geneigt montiert werden. Auch eine Kombination, mit die Rohrwände reinigenden Elementen, ist vorstellbar und angesichts der staubbelasteten Trocknungsluft evtl. sogar von Vorteil. Das flüssige Heizmedium muss nicht zwingend im Gegenstrom geführt werden. Werden beispielsweise alle Rohre gleich beheizt wird das flüssige Heizmedium zwar weniger tief hinunter gekühlt, aber dafür kommt die Vorrichtung mit einer kleineren Tauscherfläche aus.

Claims (39)

1. Vorrichtung zur Trocknung von flüssigen und festen Stoffen.

2. Vorrichtung nach dem Hauptanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass flüssige Stoffe in einer Kombination von Eindampfung und Konzentrat-Trocknung zu einem trockenen Pulver getrocknet werden.

3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindampfung über die Erwärmung der Flüssigkeit und deren Zerstäubung in einem Kanal erfolgt, durch den das Verdunstungsgas im Gegenstrom, kalt eintritt und erwärmt und mit Feuchtigkeit gesättigt austritt.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmerückgewinnung nach in einer analogen Vorrichtung zur Verdunstungs-Vorrichtung, dem umgekehrten Prinzip erfolgt, indem die gesättigte warme Luft im Gegenstrom zu einem zerstäubten Kühlmittel erfolgt.

5. Anwendung der Wärmerückgewinnungseinheit für jegliche Art von Abluft.

6. Anwendung der Wärmerückgewinnungseinheit als Heizkessel ohne Rauchgas-Wasser-Wärmetauscher, indem die heissen Rauchgase direkt in der Wärmerückgewinnungseinheit mit einem Kühlmittel reagieren, dieses die Wärme aufnimmt und anschliessend direkt, oder über einen Wasser-Wasser-Wärmetauscher genutzt wird.

7. Anwendung der Zerstäubungseinheit für Filterzwecke, insbesondere Staub und Ammoniakfilterung sowie weitere denkbare physikalische und chemische Reinigungsvorgänge.

8. Rohr-Wärmetauscher für Partikel-belastete Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre mit rotierenden die Tauscherfläche rein haltenden Reinigungsvorrichtungen versehen werden.

9. Die Erwärmung der flüssigen Lösung erfolgt im Gegenstrom.

10. Die Erwärmung der flüssigen Lösung erfolgt in einer Kombination von zurückgewonnener Wärme und primärer Wärmezufuhr.

11. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussgeschwindigkeit über die Geschwindigkeit der Materialentnahme geregelt wird.

12. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialeinwurf über die Wellenlast geregelt wird.

13. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass über eine längs der Fliessrichtung angebrachte Temperatursensoren-Reihe, der Ein- und Auswurf als solcher geregelt wird, aber eventuell auch deren Geschwindigkeit, als alleinige Regelungsparameter, oder mit anderen Regelungsparametern kombiniert.

14. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Trockner, längs der Schleuderwelle(n) eine Materialrückführung integriert ist.

15. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialrückführung auf einem Rutschblech montiert ist, auf dem das durch die Schleuderwelle aufgeworfene Material zur Schleuderwelle zurückkehr.

16. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführen der Luft, trotz Anordnung, welche die Luft durch die Materialwolke zwingt, verstopfungsfrei gestaltet wird, durch anbringen von nach unten gerichteten, in die Materialwolke eingeführten Düsen und/oder über eine Kombination von Prall- und Rutschblechen, mit einem Zwischenraum, durch welche die Trocknungsluft austritt.

17. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft über einen Verteilkasten zugeführt wird, der mit verstellbaren Einlassen zur Materialwolke hin ausgestattet ist, für eine regelmässige Verteilung der Luft.

18. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Trockners längs der Welle und längs der Luftverteilung abnehmbar sind.

19. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand, längs der Schleuderwelle, automatisch zu öffnen ist, um eine Materialentleerung zu ermöglichen, ohne die Drehrichtung der Welle ändern zu müssen.

20. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln der Schleuderwelle verschiedene Geometrien aufweisen können, um die Wurfrichtung zu ändern, turbulent vermischend, oder beruhigt gleichmässig aufzuwerfen.

21. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass die

22. Schleuderwelle nicht mit einzelnen Schaufeln, sondern mit durchgehenden, auch auswechselbaren Kämmen mit unterschiedlichen Geometrien bestückt werden.

23. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wurfrichtung durch Leitbleche beeinflusst wird.

24. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Flug des Aufgeworfenen Materials mit Stacheln, Kämmen, Umleitungsblechen und weiteren möglichen in den Material-Wolken-Raum hinein ragenden Objekten beeinflusst werden kann.

25. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass Material-Ein- und Ausgänge relativ luftdicht gestaltet werden, indem Förderschnecken in Rohren nicht bis an deren Ende geführt werden, so dass sich ein abschliessender Pfropfen bildet, der einen unterwünschten Luft ein- oder austritt verhindert und vom nachrückenden Material stückchenweise aus der Öffnung gestossen wird.

26. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom auf mehrere Segmente mit unterschiedlichen gasförmigen Medien wie auch unterschiedlichen Temperaturen aufgeteilt werden kann.

27. Schleuderwellen-Trockner mit einer oder mehreren längs zur Fliessrichtung des Materials angebrachten Schleuderwellen, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einem Abschnitt das Material gekühlt wird.

28. Trocknen von flüssigen Materialien in Schleuderwellen-Trockner n dadurch gekennzeichnet, dass trockeneres festes Material, dass sich im Trockner befindet, durch zugeben eines flüssigen Materials angefeuchtet und anschliessend getrocknet wird.

29. Trocknen von flüssigen Materialien in Schleuderwellen-Trockner n dadurch gekennzeichnet, dass das Einführen des flüssigen Materials temperaturgeregelt ist.

30. Trocknen von flüssigen Materialien in Schleuderwellen-Trockner n dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des flüssigen Materials in der Nähe des Austritts des trockeneren Materials aus der Materialrückführung vorgenommen wird.

31. Trocknen von flüssigen Materialien in Schleuderwellen-Trockner n dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Trocknungszyklus ein Teil des trockenen Materials für eine Fortsetzung des Prozesses im Trockner zurück gelassen wird.

32. Herstellung von Heissluft in einer runden Brennkammer, in welche die Frischluft tangential eingeführt wird so dass deren Bewegung entlang der runden Brennkammerwand, die Flamme des Brenners umschliesst und sich allmählich mit ihr vereint.

33. Rohrförmiger Funkenfilter, in der Form einer runden Brennkammer, oder danach angeordnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisbewegung der Luft die Funken ausbläst, eventuell durch Richtungsgebende Elemente verstärkt.

34. Rohrförmiger Funkenfilter, in der Form einer runden Brennkammer, oder danach angeordnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand mit einem vorstehenden Vorsprung die entlang der Rohrwand kreisende Luft zu einer Richtungsänderung zwingt, der die Funken und die festen Partikel nicht folgen können.

35. Rohrtrockner mit beheizten Wänden, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Trocknungsgut, wie auch die Trocknungsluft, die sich zu einander in der Gegenrichtung bewegen, aufgewärmt werden.

36. Rohrtrockner mit beheizten Wänden, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Strecke das Material ohne Luftkontakt aufgewärmt wird.

37. Kombination eines Schleuderwellen-Trockners mit einem Rohrtrockner, dadurch gekennzeichnet, dass wärmere Trocknungsmedien für den Schleuderwellentrockner und weniger warme Medien für den Rohrtrockner verwendet werden.

38. Kombination eines Schleuderwellen-Trockners mit einem Rohrtrockner, dadurch gekennzeichnet, dass BHKW-Abgas direkt für den Schleuderwellentrockner verwendet wird und das BHKW-Kühlwasser den Rohrtrockner beheizt.

39. Kombination eines Schleuderwellen-Trockners mit einem Rohrtrockner, dadurch gekennzeichnet, dass mit die aus der Schleuderwellen-Trockner zurückgewonnene Wärme den Rohrtrockner beheizt.