DE102007038105B4

DE102007038105B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von Biomasse

Info

Publication number: DE102007038105B4
Application number: DE102007038105A
Authority: DE
Inventors: Arno Fudel; Torsten Fudel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-13
Filing date: 2007-08-13
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2027-08-14
Also published as: DE102007038105A1

Abstract

Verfahren zur Trocknung von Biomasse, bestehend aus nassen oder schlammigen organischen oder anorganischen Stoffen in einem Trocknungsbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass über einen verschließbaren Eintrag (1) die zu trocknende Masse (10) als Haufengut eingebracht und beliebig hoch gelagert wird, die zu trocknende Masse (10) mittels einer umlaufenden Kratzerkette (2) kontinuierlich oder in Intervallen umgewälzt, gemischt und sich dabei bildende Luftbrücken unterbrochen und zerstört werden, mittels senkrecht stehender Raumlüfter (5) ein Luftaustritt in verschiedenen Höhen mit Drücken von 1200 bis 1800 Pascal die Luft über die Lüftungselemente gedrückt wird und mittels eines Radiallüfters (3) erwärmte, trockene Luft zugeführt, über eine Luftzirkulation zur Luftsättigung Wasser gebunden wird, mit der Boden- (4) und Raumlüftung (5) gleichmäßige Luftdruckverhältnisse geschaffen werden und mittels der Kratzerkette (2) über einen Austrag (7) die Entleerung des Trocknungsbehälters (0) mit einem Trockengut von über 80% Trockengehalt nach Abschalten des Radiallüfters (3) erfolgen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung von Biomasse, bestehend aus feuchten organischen und anorganischen Stoffen.
Trocknungsverfahren von nassen oder schlammigen organischen oder anorganischen Massen/Stoffen sind als Bandtrockner sowie Trommeltrockner bekannt.
So wird in der DE 10 2005 005 859 B3 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Biomasse angegeben, wobei hier die feuchte Biomasse Gras ist und als Endprodukt Koks entsteht. Die Biomasse wird mittels eines Metallgurtbandes in eine Trockenkammer gebracht, in der durch Zufuhr von Wärme eine Trocknung stattfindet.
In der DE 10 2004 042 285 A1 wird ein Verfahren zur Trocknung von Biomasse vorgestellt, bei dem die Be- und Entlüftungsvorrichtungen innerhalb eines Haufwerkes positioniert werden, wobei durch die Anordnung eine Durchströmung des gesamten Haufwerkes (Miete) erreicht wird.
Aus der DE 196 09 530 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zweistufigen Trocknung von Fasern aus Biomasse bekannt.
So wird das Fasergut in einem ersten Trockner mit Heißgas getrocknet und in einem zweiten Trockner mittels konditionierter Zuluft weitergetrocknet und dabei abgekühlt.
Die genannten Trocknungsverfahren nutzen die erwärmte Luft zum Wasseraustrag. Die Trocknung erfolgt vor allem durch Kontakttrocknung unter Anwendung von Axialventilatoren.
Axialventilatoren haben zwar eine große Luftleistung bei geringem Druck und können damit aber die Trocknungsmasse im Stapel kaum oder wenig durchdringen.
In der DE 1 280 200 A wird ein Trockner für loses Fasergut beansprucht, der als Flachbetttrockner ausgeführt ist.
Dieser eignet sich nicht zur Verarbeitung von nassen oder schlammigen organischen oder anorganischen Biomassen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, relativ nasse, schlammartige organische oder anorganische Stoffe durch ein Trocknungsverfahren mit einer kompakten, kostengünstigen Trocknungsanlagen so zu entwässern, dass ein Trockengut mit über 80% Trockengehalt hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Die Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 8 gelöst. Dazu sind in den Ansprüchen 9 bis 10 weitere Ausgestaltungen angegeben.
Die nassen, faserhaltigen Stoffe werden als Haufengut über eine verschließbare Öffnung dem Trocknungsbehälter zugeführt und in beliebiger Höhe gelagert.
Der Trocknungsbehälter drückt Luft aus einem Radiallüfter in den Trockenbehälter.
Die mittels Wärmetauscher erwärmte Luft wird dem Trockenbehälter zugeführt. Die Luftaustrittsöffnungen im Behälter sichern durch Verteilung der Luftdüsen und dem anstehenden Luftdruck das Durchströmen des Trockengutes.
Die Wassersättigung der Luft führt zur gewünschten Lufttrocknung des nassen Trockengutes. Die anliegende Luftwärme bestimmt die Luftdurchflussmenge und damit die Leistung des Radiallüfters.
Zu Vermeidung von Luftbrücken und zur ständigen Verbesserung der Luftdurchflusseigenschaft des Trockengutes wird mittels einer Kratzerkette das Trockengut kontinuierlich oder diskontinuierlich am Trocknerboden abgezogen und umgewälzt.
Falls eine Faserschlämme zu schlechte Luftdurchgangsdaten hat, wird trockene Faser zur Verbesserung der Luftzuführung zugemischt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwälz-Lüftungstrocknung in einer schematischen Darstellung.
Die 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Seitenansicht.
Die Vorrichtung zur Umwälz-Lüftungstrocknung besteht aus

– einem Trocknungsbehälter 0, der einen verschließbaren Eintrag 1 für die Faserschlämme ausweist und das Trockengut 10 als Haufengut beliebig hoch lagern kann,
– im Behälter 0 ist eine umlaufende Kratzerkette 2 angebracht, die mit Mitnehmerleisten ausgestattet ist,
– einem Radiallüfter 3 mit einem Lüfter und einem vorgeschalteten Wärmetauscher 9 zur Wärmezufuhr,
– einer Bodenlüftung 4 zur Lüftungszuführung im umbauten Raum,
– einer Raumlüftung 5, deren Lüftungselemente stehend angeordnet sind und Luftaustritte in verschiedenen Höhen aufweisen,
– einer Abluftöffnung 6 mit Zyklon und Luftfilter,
– einem Austrag 7 zur Entnahme des getrockneten Gutes aus dem Trocknungsbehälter 0,
– einer Brüdenluft-Rückführung 8 (Umluft).

Die zu trocknenden Stoffe werden über die verschließbare Öffnung/Eintrag 1 in den Trocknungsbehälter 0 als Haufengut eingebracht und beliebig hoch gelagert.
Die Kratzerkette 2 im Behälter 0 bewegt ständig das Trockengut 10 in Intervallen oder kontinuierlich. Das Trockengut 10 wird von unten nach oben umgewälzt und gemischt. Dadurch werden eventuell gebildete Luftkanäle im Trockengut 10 unterbrochen. Die Trocknung erfolgt über erwärmte Luft mittels Radiallüfter 3.
Der Radiallüfter 3 ist nach Lufttemperatur und notwendigem Wasserentzug dimensioniert. Die Wasseraufnahmekapazität der erwärmten Luft, abhängig von der Prozesstemperatur, sowie die angestrebte Trocknungsdauer bestimmen die Lüftungsdauer.
Die Luftzirkulation bindet zur Luftsättigung Wasser und führt damit zur Trocknung des Trockengutes 10.
Die Austrittsöffnung des Radiallüfters 3 muss in der Fläche den Luftaustrittsöffnungen in der Bodenlüftung 4 sowie der Raumlüftung 5 entsprechen, damit im gesamten Trockenraum gleichmäßige Luftdruckverhältnisse bestehen.
Die Raumlüftung steht senkrecht im Trocknungsbehälter 0.
Die Bodenlüftung 4 sowie die Raumlüftung 5 sind anlagenspezifisch so auszulegen, dass ein ständiger Luftdurchfluss im Trockengut 10 gewährleistet ist.
Nach erfolgter Trocknung erfolgt über den Austrag 7 mittels der Kratzerkette 2 die Entleerung der Trocknungskammer 0.
Davon abhängig ist die Stapelhöhe des Trockengutes 10 im Trocknungsbehälter 0.
Die Schütthöhe des zu trocknenden Gutes darf nur so hoch sein, das die Luft des Radiallüfters 3 den zu trocknenden Stapel durchströmt.
Die Abluft 6 wird über einen Luftzyklon und je nach Bedarf über einen Luftfilter geführt.
Das Trockengut 10 wird nach Ausschalten der Lüftung 4, 5 über den Austrag 7 abgenommen.
Zur Energieeinsparung ist wahlweise die Brüden-Luftrückführung 8 zuschaltbar.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden kompakte Trocknungsanlagen eingesetzt, durch die kostengünstig aus anfallenden Schlämmen und aus nassem Fasergut Trockengut mit einer über 80% Trockenmasse herzustellen ist.
Die Erfindung zeichnet sich gegenüber dem bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen der Trocknung nasser, schlammiger Güter dadurch aus, das erstmalig auf Grund der stehenden Raumlüfter das zu trocknende Gut beliebig hoch gelagert und getrocknet werden kann und die verwendete Kratzerkette eine Doppelfunktion hat, nämlich durch die kontinuierliche oder intervallmäßige Betätigung das Trockengut zu durchmischen und damit Luftbrücken zu unterbinden. Es sind also keine weiteren mechanischen Zusatzelemente erforderlich.
Bezugszeichenliste

0: Trocknungsbehälter
1: Eintrag, verschließbar
2: Kratzerkette
3: Radiallüfter
4: Bodenlüftung
5: Raumlüftung
6: Abluft
7: Austrag
8: Brüdenluft-Rückführung
9: Wärmetauscher
10: Trockengut

Claims

Verfahren zur Trocknung von Biomasse, bestehend aus nassen oder schlammigen organischen oder anorganischen Stoffen in einem Trocknungsbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass über einen verschließbaren Eintrag (1) die zu trocknende Masse (10) als Haufengut eingebracht und beliebig hoch gelagert wird, die zu trocknende Masse (10) mittels einer umlaufenden Kratzerkette (2) kontinuierlich oder in Intervallen umgewälzt, gemischt und sich dabei bildende Luftbrücken unterbrochen und zerstört werden, mittels senkrecht stehender Raumlüfter (5) ein Luftaustritt in verschiedenen Höhen mit Drücken von 1200 bis 1800 Pascal die Luft über die Lüftungselemente gedrückt wird und mittels eines Radiallüfters (3) erwärmte, trockene Luft zugeführt, über eine Luftzirkulation zur Luftsättigung Wasser gebunden wird, mit der Boden- (4) und Raumlüftung (5) gleichmäßige Luftdruckverhältnisse geschaffen werden und mittels der Kratzerkette (2) über einen Austrag (7) die Entleerung des Trocknungsbehälters (0) mit einem Trockengut von über 80% Trockengehalt nach Abschalten des Radiallüfters (3) erfolgen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erwärmte Luft mit einer Temperatur von ca. 40–120 Grad C beim Durchströmen des Trockengutes durch die Wasseraufnahme gesättigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit zwei Trocknungsbehältern (0) eine Vor- und Endtrocknung als Zwei-Phasentrocknung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trocknungsprozess Trockenfaser bis zur möglichen Luftdurchströmung beliebig zugemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brüden-Luftrückführung (8) zuschaltbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungssystem dem Trocknungsaufkommen durch die Größe der Trocknungsbehälter (0) angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu trocknende Masse aus Holzspänen, Holzhackschnitzel, Gärresten aus Biogasanlagen, Papierschlämmen, Klärschlämmen, Industrieabfälle mineralischer oder organischer Herkunft und anderer schlammartiger Massen besteht.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7 mit – einem oder zwei Trocknungsbehälter(n) (0), der/die einen verschließbaren Eintrag (1) für die Faserschlämme aufweist und das Trockengut (10) als Haufengut lagert, – einer im Behälter (0) angebrachten umlaufenden Kratzerkette (2), die mit Mitnehmerleisten ausgestattet ist, – einem Radiallüfter (3) mit einem Lüfter und einem vorgeschalteten Wärmetauscher zur Wärmezufuhr, – einer Bodenlüftung (4) zur Lüftungszuführung im umbauten Raum, – einer Raumlüftung (5), deren Lüftungselemente stehend angeordnet sind und Luftaustritte in verschiedenen Höhen aufweisen, – einer Abluftöffnung (6) mit Zyklon und Luftfilter, – einem Austrag (7) zur Entnahme des getrockneten Gutes aus dem Trocknungsbehälter (0), – einer Brüdenluft-Rückführung (8).
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kratzerkette durch andere Vorrichtungen, wie ein Gliederband, die das Umrühren der zu trocknenden Masse und die Luftdurchdringung des Trocknungsstapels sichert, ersetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung des Radiallüfters (3) in der Fläche den Luftaustrittsöffnungen in der Bodenlüftung (4) sowie der Raumlüftung (5) entsprechen.