DE10027278A1

DE10027278A1 - Technologieintegrierter Wärmetauscher zwischen Verbrennungs- und Futtertrocknungsprozess

Info

Publication number: DE10027278A1
Application number: DE10027278A
Authority: DE
Inventors: Klaus Keller; Dieter Keller; Detlef Hartung; Dieter Wahl
Original assignee: INST TECH TROCKNUNG MBH
Current assignee: INST TECH TROCKNUNG MBH
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-06

Description

Anwendungsgebiet

Die gasförmige Trockenmittelbereitstellung erfolgt getrennt von dem Verbrennungsprozess zur Vermeidung von Schadstoffanreicherungen bei der konvektiven Futtermitteltrocknung in Trommeltrocknern nach dem Gleichstromprinzip.

Stand der Technik

Der thermische Feuchteentzug z. B. aus feuchtem Grünfutter, Leguminosen, Wurzeln, Knollen, Nahrungsgüterrücklauf und Nebenprodukten, Erzeugnissen und Nebenprodukten der Back- und Teigwarenindustrie sowie anderen Einzelfuttermittel und -gemischen nach den futterrechtlichen Vorschriften zu Trockenfutter erfolgt im direkten Verfahrensweg, d. h. die temperierten Verbrennungsabgase werden als gasförmiges Trockenmittel direkt mit den vorgenannten Futtermitteln zum Zweck der Trocknung gemischt. Nach dem direkten konvektiven Trocknungsprozess, vorwiegend in rotierenden Trockentrommeln, wird das Feststoff-Gasgemisch wieder getrennt. Die Gasphase emittiert und die Feststoffphase - das Futterprodukt - wird der weiteren Bearbeitung und der Nutzung in der Tierernährung zugeführt.

Nachteile zum Stand der Technik

Zu den Nachteilen dieses Verfahrens und der Vorrichtungen ist die negative Belastung des Futters mit sogenannten unerwünschten Stoffen aus dem direkten Kontakt mit dem Verbrennungsabgas und entsprechenden Reaktionsabläufen zu nennen. An den feuchten Futterpartikeln kondensieren dampf- und gasförmige anorganische und organische Verbindungen mit nachteiliger Wirkung auf das zu trocknende Produkt bezüglich dessen Nutzung in der Einsatzverbindung als Tierfutter und damit auf die tierischen Erzeugnisse als Nahrungsmittel für den Menschen. Derartige unerwünschte Stoffe sind u. a. Schwermetalle, Dioxine, Furane, polyzyklische aromatische Kohlenstoffe, chlorierte Biphenyle, Pyrolyseprodukte, Flugaschepartikel. In Deutschland werden ggw. über 80 Futtertrocknungsanlagen mit direkter Verbrennungsabgasnutzung betrieben. Die Anreicherung mit unerwünschten Stoffen tritt nachweislich ein und wird zunehmend kritisch bewertet.

Aufgabe der Erfindung

In die Vorrichtungs- und Verfahrenskonfiguration Feuerung, Trockner, Phasentrenntechnik, Abgastechnik wird zwischen Feuerung und Trockner ein rekuperativer oder ein regenerativer Luft/Luft-Wärmetauscher geschalten. Die direkte Verbrennungsabgasnutzung als Trockenmittel für Futtermittel wird damit unterbunden. Das hochtemperierte Verbrennungsabgas aus der Feuerung wird vollständig über einen Wärmetauscher geführt. Die Rauchgaseintrittstemperatur soll bis 800°C betragen, die Rauchgasaustrittstemperatur bis ≦ 300°C. Der Rauchgasaustrittsvolumenstrom soll nach dem Wärmetauscher anteilig zur Temperierung des Verbrennungsabgases am Ende der Feuerung auf die Wärmetauscherrauchgastemperatur (800°C) genutzt werden. Der weitere anteilige Rauchgasaustrittsvolumenstrom soll nach dem Wärmetauscher ggf über zusätzlich nachgeschaltete Wärmetauscher oder direkt zum Abgasschornstein des Trockners geführt werden. Das Trockenmittel Luft soll im Wärmetauscher auf eine maximale Austrittstemperatur von 500°C erwärmt und im Saugbetrieb mit dem feuchten Futter durch den Trockner zur thermischen Futtermitteltrocknung geleitet werden. Nach dem Trocknungsvorgang erfolgt die Phasentrennung Gasstrom und Futtermittel. Durch die konsequente Trennung der Gasphase in Verbrennungsabgas und temperierte Luft als Trockenmittel soll die Futteranreicherung mit unerwünschten Stoffen, d. h. Schadstoffen im Trocknungsprozess verhindert werden. Damit wird der Schadstoffeintrag in die tierischen Erzeugnisse, d. h. beispielsweise Lebensmittel wie Fleisch, Milch, Eier bzw. deren Erzeugnisse unterbunden.

Lösung der Aufgabe

Die Feuerungsanlagen zur direkten Technologiewärmebereitstellung mittels temperiertem Verbrennungsabgas aus der Verbrennung gasförmiger, flüssiger und/oder fester Brennstoffe wird von der Trocknung getrennt. Das Verbrennungsabgas kann nicht mehr in den bisher direkt nachgeordneten Trommeltrockner gelangen.

Neu wird das Verbrennungsabgas mit einer Temperatur von maximal 800°C in einen rekuperativen oder auch regenerativen Wärmetauscher geleitet. Als neues Trockenmittel wird Luft ggf. auch vorgewärmte Luft getrennt auf der anderen Seite in den Wärmetauscher geleitet. Die Erwärmung wird bis maximal 500°C erfolgen. Das beiliegende Schema zeigt beispielhaft das Verfahren, die Vorrichtungen und die Volumen- sowie die Massenstrombilanz zur Technologiewärmebereitstellung aus der getrennten Holzhackschnitzelverbrennung (HHS) und der angewandten rekuperativen Wärmeübertragung zur indirekten Trocknung des Futtermittels aus dem Brot- und Backwarenrecyclingprozess. Das Verbrennungsabgas nach dem Wärmetauscher und das Trocknerabgas emittieren am Prozessende gemeinsam über einen Schornstein. Die Feuerungsanlage, der Wärmetauscher und der Trockner sind mit prozessbedingter Mess- und Steuerungs- bzw. Automatisierungstechnik ausgerüstet. Die Trennung der Verbrennungsabgase vom thermischen Futtertrocknungsprozess durch die neuartige Einbindung eines Wärmetauschers gewährleistet die Weiternutzung der konvektiven Trocknung bei sicherer Vermeidung von Schadstoffüberträgen an die zu trocknenden Futterprodukte.

Vorteile der Erfindung

Weiternutzung der bisherigen Wärmeerzeugung durch Verbrennung von Gas, Öl oder festen Brennstoffen für die Futtertrocknung durch die Trennung der schadstoffbelasteten Prozessstufe Feuerung vor der Trocknung durch die Erzeugung des unbelasteten Trockenmittels Heißluft mittels einem neuen Wärmetauscherprozess. Die Trockentrommel wird thermisch mit dem unbelasteten gasförmigen Trockenmittel betrieben. Die erzeugten Trockenfutter werden nicht mehr durch sogenannte unerwünschte Stoffe belastet. Das Produkt Trockenfutter erreicht mit der neuen Verfahrensanwendung eine höhere Verbraucherqualität.

Beispielsbeschreibung einer Patentanmeldung Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel zum Verfahren und den Vorrichtungen zur indirekten Futtermitteltrocknung mit einer Feststofffeuerung für Holzhackschnitzel mit einer thermischen Leistung von 8 Megawatt, dem rekuperativen Kreuzstrom-Gegenstrom-Wärmetauscher mit 5 Megawatt, der nachgeordneten Trockentrommel zur thermischen Futtertrocknung sowie einer dreistufigen Phasentrenntechnik zur Trennung des gasförmigen Trockenmittels von den Futterfeststoffpartikeln aufgeführt. In den Wärmetauscher wird ein Rauchgasvolumenstrom aus der Feuerung mit 84.450 m³ i. B./h bei einer Temperatur von 800°C (1) eingeleitet. Die Austrittsseite kennzeichnen 45.100 m³ i. B./h mit 289°C (2), davon rezirkulieren 20.040 m³ i. B./h zur Temperierung in die Feuerung zurück. Das Verbrennungsabgas hat keinen Kontakt mehr mit dem Futtermittel. Denn über den neu integrierten Wärmetauscher werden 29.270 m³ i. B/h mit einer Temperatur von 50°C (3) zu dem Trockenmittel (4) mit 77.230 m³ i. B./h und einer Temperatur von 500°C aufgewärmt. Das emittierende Prozessabgas mit 79.330 m³ i. B./h setzt sich aus den Volumenanteilen Verbrennungsabgas und dem Trocknerabgas zusammen. Das Beispiel fixiert die Trocknung von 15.840 kg/Aufgabegut mit 60% Trockensubstanz und einem Trockenfutteranfall von 10.560 kg/h bei einem Trockensubstanzwert von 90%.

Derartige Anlagen und Anlagenleistungen wurden bisher nur in direktbeheizten konvektiven Trocknungen realisiert. Um die negative Einwirkung und Anreicherung von Schadstoffen aus dem Verbrennungsabgas auf das Produkt Trockenfutter zu unterbinden, wird im Beispiel die indirekte Trocknung mittels der unbelasteten Trockenmittelbereitstellung (Heißluft) durch die apparative Lösung des Wärmetauschers sowie der neuen Verfahrensgestaltung durch die Prozesstrennung Feuerung und Trocknung erläutert. Die neue Anwendung des Trockenmittels unterbindet die Schadstoffkondensation wie z. B. Schwermetalle, Dioxine, Furane, Asche, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe als gesundheitsbelastende unerwünschte Stoffe für das Tier und den Menschen über die Futtermittel-/Lebensmitteleinflüsse.

Der Hochtemperaturwärmetauscher (Eingang 800°C, Ausgang 500°C) kann apparativ sowohl als rekuperativer Wärmetauscher z. B. als Röhrenwärmetauscher eingesetzt werden - hier wird das Verbrennungsabgas innen in den Röhren und die zu erwärmende Luft (als Trockenmittel) außen an den Röhren geführt. Dies geschieht, um die Reinigung der Röhren von Ansätzen aus dem ggf. verschmutzten Verbrennungsabgas gezielter durchführen zu können. Andererseits können als Wärmetauscher auch regenerative Wärmeübertrager z. B. sogenannte Wärmeräder mit einer entsprechenden Speichermasse Anwendung finden. Das Trockenmittel Heißluft wird saugseitig mit dem Hauptventilator der Trocknung durch den Wärmetauscher und die rotierende Trockentrommel gefördert. Der Kreislauf des Verbrennungsabgases nach der Feuerung über den Wärmetauscher und einem Zyklon wird fördertechnisch getrennt gefahren. Der Prozess der Wärmebereitstellung erfolgt für einen produkt- und leistungsvariablen kontinuierlichen thermischen Trocknungsprozess. Der thermische Leistungsbereich des Wärmetauscherausganges ist differenziert zwischen 3-15 Megawatt als Einzel- oder Modulsatz einsetzbar. Die Verbrennungsabgase können sowohl aus der Verbrennung von Erd-, Bio- sowie Schwelgasen oder Heizölen einschließlich Pflanzenölen oder der Feststoffverbrennung wie Steinkohlen, Braunkohlen, Brikett, Holzhackschnitzeln naturbelassen oder belastet sowie der Gemischverbrennungen der vorgenannten Brennstoffe für die Wärmetauscherbespeisung bereitgestellt werden.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zur gasförmigen Trockenmittelbereitstellung durch den Einsatz eines rekuperativen oder auch eines regenerativen Wärmetauschers zwischen der Feuerung und dem Gleichstromtrommeltrockner zur thermischen Futtertrocknung von Gräsern, Leguminosen, weiteren pflanzenbürtigen Stoffen und deren Gemischen, Nahrungs- und Lebensmittelrücklauf produkten, Erzeugnissen und Nebenerzeugnissen der Back- und Teigwarenindustrie.

2. Verfahren und Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass keine direkte Berührung der Futtermittel mit den Verbrennungsabgasen erfolgt.

3. Verfahren und Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein emittierender Abgasvolumenstrom als variierbares Gemisch aus Verbrennungs- und dem Trocknungspro zessabgas anfällt.

4. Verfahren und Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Brennstoffe zur hochtemperierten Verbrennungsabgaserzeugung alle gasförmigen, flüssigen und feste Brennstoffe einschließlich Biobrennstoffe sowie unbelastete und belastete Hölzer einzeln oder im Brennstoffgemisch einsetzbar sind.

5. Verfahren und Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockneraggregat vorzugsweise kontinuierlich arbeitende einstufige als auch zweistufige Trommeltrockner nach dem Gleichstromprinzip Einsatz finden.