DE10005165A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen vorentwässerter flüssiger bis feuchter Substanzen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen vorentwässerter flüssiger bis feuchter SubstanzenInfo
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen vorentwässerter flüssiger bis feuchter Substanzen durch Konvektionstrocknen mit einem erhitzten Gas, wozu die feinverteilten Substanzteilchen auf einem Fördermittel einen Trockner durchlaufen, so daß die Substanzteilchen in einem zweistufigen Trocknungsvorgang mit unterschiedlichen Trocknungstemperaturen beaufschlagt werden, wobei die aus der ersten Stufe stammende mit Feuchtigkeit gesättigte Heißluft nach der Abtrennung der Feuchtigkeit in die zweite Stufe des Trocknungsvorganges eingeleitet und deren Temperatur auf 30%-100% der Temperatur der ersten Stufe gebracht wird. Dazu weist der Trockner zwei übereinander angeordnete gasdurchlässige Bänder auf. Der Trockeninnenraum weist zwei Trockenzonen auf, wobei sich ein erstes umlaufendes Band über beide Zonen und ein zweites umlaufendes Band nur über die zweite Zone erstreckt.
Description
Aus der EP 0 481 397 B1 ist dazu ein Verfahren und eine Vorrichtung
bekannt, bei der entsprechende Substanzen über ein Siebband einer
Hochdruckbandpresse zugeführt werden. Anschließend wird der verdichtete
Schlamm zerkleinert und in einen Kaltlufttrockner aufgegeben. Im
Kaltluftrockner rotieren zwei übereinander angeordnete Siebbänder, wobei
das untere das obere zur Übernahme des Schlamms überlappt. Die Kaltluft
durchströmt den Trockner von unten nach oben.
Der DE 40 13 761 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entnehmen,
bei dem/der das Material auf eine luftdurchlässige Fördervorrichtung
aufgegeben wird. Der Trocknungsgasstrom zirkuliert im
Gegenstromverfahren abwechselnd durch die Trocknungsvorrichtung. Die
aus der Trocknungsvorrichtung abgeführte Umluft gelangt in einen
Kondensator. Das gewonnene Wasser wird beispielsweise einem Klärwerk,
die Wärmeenergie dem Prozeß oder einem externen Verbraucher zugeführt.
In den letzten Jahren räumt man dem Umweltschutz in den großen
Industrienationen steigende Priorität ein. Dazu erlassen die entsprechenden
staatlichen Stellen ständig modifizierte Richtlinien, die von Bestimmungen für
die Deponierung von schlammförmigen Substanzen bis hin zur Begrenzung
des erlaubten Emissionsausstoßes reichen. Die Deponierung von
Klärschlamm verbietet der Gesetzgeber z. B. ab dem Jahr 2005. Aber auch
die Energieeinsparung spielt beim Umweltschutz und bei der Unkostenbe
grenzung eine wesentliche Rolle.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, den Energieeintrag beim Trocknen
von feuchten bis flüssigen Substanzen und die Trocknungszeit zu verringern.
Darüber hinaus besteht die Aufgabe darin, die Trocknungsvorrichtung
konstruktiv zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1
und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind den Merkmalen
der Unteransprüche zu entnehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in verschiedenen Branchen einsetzbar.
In der Chemie werden auf die erfindungsgemäße Weise Pigmente, im
Berbau z. B. Mineralstoffe und Kohle und in der Abwassertechnik die
verschiedensten kommunalen und industriellen Abfallstoffe getrocknet.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Primärenergie
eingespart. Die Eingangstemperatur des in den Trockner in die erste Stufe
eingeführten Gases, hier Luft, beispielweise zum Trocknen von Klärschlamm,
beträgt 130-140°C. Diese Temperatur der Heißluft wird wegen der
Aufnahme der Flüssigkeit aus dem Filterkuchen auf eine Temperatur von
75-85°C reduziert. Aufgrund des hohen Sättigungsgrades könnte die Luft
bei einem wiederholten Druchtritt durch die erste Stufe kein zusätzliches
Wasser aufnehmen, so daß die Flüssigkeit vorher kondensiert und
ausgeschieden werden muß. Der dafür eingesetzte Rekuperator trennt die
Flüssigkeit von der Luft und überträgt die im Wasser gespeicherte hohe
Wärmemenge auf die im Rücklauf befindliche Trocknungsluft für die zweite
Stufe des Trockners. Auch die durch die zweite Stufe des Trockners
geförderte Luft kommt mit Flüssigkeit angereichert aus dem Trockner, so daß
auch in diesem Kreis eine Auskondensierung der Flüssigkeit stattfindet. Zur
Steigerung des Wirkungsgrades in der zweiten Trocknungsstufe aufgrund
der niedrigeren Temperatur der Trocknungsluft durchdringt hier die
Trocknungsluft die Substanzteilchen in zwei übereinanderliegenden Ebenen.
Da die doppellagige Anordnung der Substanz einen höheren Luftwiderstand
verursacht, kann der Druck mit dem die Luft zugeführt oder die
Absaugleistung mit der die gesättigte Luft aus der zweiten Stufe entzogen
wird, erhöht werden. Zahlreiche Versuche ergaben, daß sich die Trocknung
am wirtschaftlichsten betreiben läßt, wenn die Temperatur der Trocknungsluft
in der zweiten Stufe bei ca. 30%-100% der Temperatur aus der ersten
Stufe liegt. Konkret bedeutet dies bei einer auf 130°C-140°C in der
ersten Stufe aufgeheizten Luft zur Trocknung, daß die Luft in der zweiten
Stufe beispielsweise auf einen Betrag zwischen 39°C und 112°C erwärmt
wird. Diese Erwärmung der Sekundärluft, die in der zweiten Stufe zirkuliert
und die nach dem Wärmetauscher bei 15°C-25°C liegt, bewirkt der
Rekuperator in dem die Primärluft mit 75°C-85°C aus der ersten Stufe
Wärme abgibt die die Sekundärluft erwärmt. Sollte die Abwärme aus der
ersten Stufe nicht ausreichen, kann ein zusätzlicher Wärmetauscher für die
Temperaturerhöhung eingesetzt werden. Als ideal gilt beim
erfindungsgemäßen Verfahren ein Temperaturwert der Sekundärluft,
der 46% des Temperaturwertes der Primärluft beträgt.
Da die Sekundärluft aufgrund ihrer niedrigeren Temperatur nur langsamer
einen geringeren Sättigungsgrad erreicht, durchströmt die Sekundärluft die
feuchte Substanz in der zweiten Stufe zweifach in übereinanderliegenden
Etagen, wobei die Gasmenge auf das 1,5 bis 3-fache erhöht wird. Zusätzlich
dazu kann abhängig von der Konsistenz der feuchten Substanz der Druck
mit dem die Trocknungsluft durch die zweite Stufe gefördert wird, gesteigert
werden.
Wie die Praxis zeigt, gehen die feuchten Substanzen bei Werten von 45%-
55% TS-Gehalt in die klebrige Phase über. Um dies zu vermeiden, werden
beim Stand der Technik Trockenstoffe zugeführt. Beim erfindungsgemäßen
Verfahren wird die Substanz nach dem ersten Durchlauf zwischen der
oberen Etage und der unteren Etage zerkleinert. Damit wird die
Brückenbildung vermieden, die Oberfläche der Substanz erhöht und die
Durchströmung der Substanz im zweiten Durchlauf durch die zweite Stufe
gesteigert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher
erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Trockners und dessen
Trocknungsluftaufbereitung
Der Trockner 10 ist in zwei räumlich unterteilte Zonen A, B aufgetrennt. Die
Zone A und die Zone B sind jeweils mit Warmluftzufuhrleitungen 12, 14
verbunden. Im Innenraum 16 des Trockners läuft in einer oberen Etage ein
förderndes Band 18 durch die Zonen A, B. In der Zone B, in der zweite Stufe
der Trocknung abläuft, ist in einer unteren Etage ein zweites Band 20
angeordnet. Zwischen dem Band 18 und dem Band 20 befindet sich eine
Zerkleinerungswalze 22 für die Substanz. Diese Zerkleinerungswalze 22
bricht die Substanzschicht am Ende des oberen Bandes 18 auf und verteilt
sie auf das darunterliegende entgegen dem ersten Band 18 umlaufende
zweite Band 20.
Die Zone A des Trockners 10 wird mit Heißluft von einem Gasbrenner 24
beliefert. Diese Heißluft durchströmt die ersten Stufe in vertikaler Richtung
und damit die auf dem Band 18 befindliche von der Beschickungsvorrichtung
26 dünn aufgebrachte Substanz, wobei die Heißluft durch Konvektion
Feuchtigkeit aufnimmt. Die gesättigte Abluft saugt ein Abluftgebläse 18 ab.
Die Aufgabetemperatur von 130°C-140°C hat sich durch die Sättigung
nach dem Trockner 10 auf 75°C-85°C abgekühlt. Diese Abluft gelangt
nun zum Rekuperator 30, der die Feuchtigkeit auskondensiert und
gleichzeitig Wärme an die Sekundärluft abgibt, die in der Zone B der zweiten
Trocknungsstufe zirkuliert.
Die Sekundärluft aus dem Rekuperator strömt von unten in die Zone B ein,
durchdringt das untere Band 20 und das obere Band 18 in vertikaler
Richtung und verläßt die zweite Stufe über das Abluftgebläse 32. Nach dem
Abluftgebläse 32 hat die Sekundärluft eine Temperatur von 40°C-50°C.
Diese Sekundärluft hat in der zweiten Trocknungsstufe sowohl von der
Substanz von Band 18 wie auch vom Band 20 Feuchtigkeit aufgenommen,
deren Sättigung die Temperaturreduzierung verursacht hat. Die
feuchtigkeitsbeladene Sekundärluft wird nun über Wärmetauscher 34 geleitet
und damit entwässert. Die Ausgangstemperatur nach dem Wärmetauscher
liegt bei etwa 15°C-25°C. Diese trockene kalte Sekundärluft gelangt nun
zum Rekuperator und nimmt Abwärme aus der Primärluft auf Sollte die
Sekundärluft nach dem Rekuperator die erforderliche Temperatur von ca.
30%-100% der Temperatur der Primärluft nicht aufweisen, wird sie von
einem zwischengeschalteten Wärmetauscher erwärmt. Heißluftverlust im
Trocknungssystem wird durch Frischluft ausgeglichen, die der Lüfter 36 an
den Gasbrenner 24 liefert und die von hier in den Trockner 10 gelangt.
Claims (11)
1. Verfahren zum Trocknen vorentwässerter flüssiger bis feuchter Substanzen
durch Konvektionstrocknen mit einem erhitzten Gas, wozu die feinverteilten
Substanzteilchen auf einem Fördermittel einen Trockner durchlaufen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Substanzteilchen in einem zweistufigen Trocknungsvorgang mit
unterschiedlichen Trocknungstemperaturen beaufschlagt werden, wobei die
aus der ersten Stufe stammende mit Feuchtigkeit gesättigte Heißluft nach
der Abtrennung der Feuchtigkeit in die zweite Stufe des Trocknungsvorgangs
eingeleitet und deren Temperatur auf 30%-100% der Temperatur der
ersten Stufe gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur des Gases in der zweiten Stufe 46% der Temperatur
der ersten Stufe beträgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2
dadurch gekennzeichnet,
daß Teile des auskondensierten Gases aus der ersten und der zweiten Stufe
des Trocknungsvorganges nach erneuter Aufheizung der ersten Stufe
zugeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3
dadurch gekennzeichnet,
daß die Substanzteilchen in der zweiten Stufe des Trocknungsvorganges
mehrfach mit dem Gas kontaktieren.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4
dadurch gekennzeichnet,
daß während der zweiten Stufe des Trocknungsvorgangs eine
Nachzerkleinerung stattfindet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5
dadurch gekennzeichnet,
daß die in die zweite Stufe einströmende Menge des Gases die in der ersten
um das 1,5 bis 3-fache übersteigt.
7. Trockner (10) zum Trocknen flüssiger bis feuchter Substanzen mit zwei
übereinander angeordneten gasdurchlässigen Bändern (18, 20)
dadurch gekennzeichnet,
daß der Trocknerinnenraum (16) zwei Zonen (A, B) aufweist, wobei sich ein
erstes umlaufendes Band (18) über beide Zonen und ein zweites
umlaufendes Band (20) nur über die zweite Zone (B) erstreckt.
8. Trockner nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet,
daß der Trockner in der Zone (B) zwei übereinander angeordnete
entgegengesetzt umlaufende Bänder (18, 20) aufweist.
9. Trockner nach Anspruch 7 oder 8
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Zone (A) und die zweite Zone (B) jeweils mit Abluftgebläsen
(28, 32) versehen sind, deren Abluftleitungen mit einem Rekuperator (30)
verbunden sind.
10. Trockner nach einem der Ansprüche 7 bis 9
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem ersten Band (18) und dem zweiten Band (20) eine
Zerkleinerungsvorrichtung (22) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zerkleinerungsvorrichtung (22) aus dem Ende des ersten Bandes
(18) und einer umlaufenden Walze (22) besteht.
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