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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Durchlauftrockner zum Trocknen eines Gutes mittels Warmluft mit einer ersten und einer zweiten Sektion, die vom Gut in einer Transportrichtung durchlaufen werden und luftströmungsmäßig weitgehend getrennt sind, bei dem eine Luftzuführeinrichtung zum Zuführen von Frischluft zu der zweiten Sektion, eine Abluftrückführeinrichtung zum Rückführen von Abluft aus der zweiten Sektion in die erste Sektion als Zuluft und eine Abluftabführeinrichtung zum Abführen von Abluft aus der ersten Sektion vorgesehen sind.
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Ein Durchlauftrockner ist ein Trockner, bei dem zu trocknendes Gut kontinuierlich oder charchenweise durch den Trockner transportiert wird. Ein solcher Trockner ist insbesondere ein Bandtrockner, der mittels eines Bandes das zu trocknende Gut durch den Durchlauftrockner fördert. Das zu trocknende Gut, zum Beispiel Klärschlamm, Holzspäne, Hackschnitzel RDF (refuse-derived fuel), SSW (solid shredded waste), MSW (municipal solid waste), Hausabfälle, Gras oder landwirtschaftliche Produkte und Nebenprodukte wie Zuckerrübenschnitzel, ist dabei zunächst feucht bzw. nass. Das Gut wird getrocknet, wobei ihm Flüssigkeit bzw. Feuchtigkeit mittels Warmluft entzogen wird. Die Warmluft wird extra erzeugt, indem insbesondere Frischluft aus der Umgebung des Durchlauftrockners erwärmt wird. Beim Erwärmen der Frischluft sinkt die relative Luftfeuchte dieser Luft, die Luft wird „trockener“. Diese Warmluft mit niedriger relativer Luftfeuchte durchströmt dann im Durchlauftrockner das zu trocknende Gut bzw. umströmt dessen Bestandteile. Das zu trocknende Gut wird zugleich in einer Transportrichtung durch den Durchlauftrockner gefördert und durchläuft dabei mindestens zwei Sektionen. Die einzelne Sektion unterteilt den Durchlauftrockner räumlich. Die Sektionen sind dazu voneinander luftströmungsmäßig weitgehend getrennt.
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Bei dem hier relevanten Durchlauftrockner wird zu der zweiten Sektion mittels einer Luftzuführeinrichtung die erwärmte Frischluft aus der Umgebung zugeführt. Diese Frischluft ist nach dem Durchströmen der zweiten Sektion durch das Aufnehmen von Feuchtigkeit aus dem zu trocknenden Gut abgekühlt und mit Wasser angereichert und stellt somit Abluft dar. Die Abluft wird dennoch mittels einer Abluftrückführeinrichtung aus der zweiten Sektion in die erste Sektion als Zuluft rückgeführt. Diese rückgeführte Zuluft durchströmt dann die erste Sektion. Bei dem erneuten Durchströmen gibt das zu trocknende Gut weitere Feuchtigkeit an diese Luft ab. Diese Luft wird weiter aufgesättigt und dann mittels einer Abluftabführeinrichtung aus der ersten Sektion abgeführt.
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Die Sektionen sind also derart weitestgehend getrennt, dass in ihnen unterschiedliche Luftströme möglich sind, die je unterschiedliche relative Luftfeuchte und unterschiedliche Temperatur aufweisen können.
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Zum Erwärmen der Zuluft als Warmluft wird natürlich Energie benötigt. Diese Energie geht verloren, wenn die erzeugte Warmluft nach dem Trocknen des Gutes in die Umgebung des Durchlauftrockners abgegeben wird. Es wird daher, wie oben erläutert, grundsätzlich angestrebt, erzeugte Warmluft möglichst durch viele Sektionen rückzuführen.
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Zugrundeliegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlauftrockner zum Trocknen eines Gutes mittels Warmluft zu schaffen, der im Vergleich zu bekannten Durchlauftrocknern eine weitergehende Energieeinsparung möglich macht.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Durchlauftrockner zum Trocknen eines Gutes mittels Warmluft mit einer ersten und einer zweiten Sektion gelöst, die vom Gut in einer Transportrichtung durchlaufen werden und luftströmungsmäßig weitgehend getrennt sind, wobei eine Luftzuführeinrichtung zum Zuführen von Frischluft zu der zweiten Sektion, eine Abluftrückführeinrichtung zum Rückführen von Abluft aus der zweiten Sektion in die erste Sektion als Zuluft und eine Abluftabführeinrichtung zum Abführen von Abluft aus der ersten Sektion vorgesehen sind. Ferner ist erfindungsgemäß die Luftzuführeinrichtung mit einem Wärmeübertrager gestaltet, durch den hindurch die Frischluft und die Abluft aus der ersten Sektion geführt sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Durchlauftrockner ist eine Luftzuführeinrichtung vorgesehen, die aus der Umgebung entnommene, in der Regel trockene Frischluft, einem Wärmeübertrager zuführt. Der Wärmeübertrager wird dabei einerseits von Frischluft durchströmt, andererseits wird durch den Wärmeübertrager zuvor durch mindestens zwei Sektionen rückgeführte Abluft des Durchlauftrockners gefördert. Die derart rückgeführte Abluft weist einen hohen Feuchtegehalt auf. Sie kühlt an dem Wärmeübertrager ab und das darin enthaltene Wasser fällt aus. Mittels des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers wird also zum einen die Zuluft angewärmt, zum anderen aber auch gleichzeitig die Abluft entfeuchtet.
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Die beiden erfindungsgemäßen Luftströme sind dabei insbesondere am Wärmeübertrager mittels einer Trennfläche voneinander getrennt. An der Trennfläche strömt dann auf der einen Seite die Abluft und auf der anderen Seite die Frischluft vorbei. Mittels der Trennfläche überträgt der Wärmeübertrager eine thermische Energie bzw. Wärme von der Abluft an die Frischluft. Wärmeenergie wird aus der Abluft an die Frischluft übertragen. Es findet eine „Wärmerückgewinnung“ statt. Die Frischluft wird mittels der Abwärme der Abluft erwärmt. Aufgrund des Erwärmens nimmt die relative Luftfeuchte der Frischluft ab, die Frischluft wird „trockener“. Die Frischluft ist zugleich feuchtetechnisch abgetrennt. Die Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeit in der Abluft kann also nicht an die Frischluft übertreten.
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Erfindungsgemäß bevorzugt ist die Luftzuführeinrichtung so ausgebildet, dass die Abluft aus der ersten Sektion aus dem Durchlauftrockner als Fortluft herausgeführt wird. Aus dem Durchlauftrockner wird so an nur einer Stelle Frischluft in den Durchlauftrockner geführt und nur an einer Stelle Fortluft aus dem Durchlauftrockner herausgeführt. Der Durchlauftrockner kann so vorteilhaft mit nur einem einzigen Wärmeübertrager ausgestattet sein, durch den hindurch sowohl Frischluft als auch Fortluft des Durchlauftrockners geführt sind.
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Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Luftzuführeinrichtung mit einem ersten Heizer gestaltet, zum Aufheizen der Zuluft vor deren Zuführen in die erste Sektion. Ein Heizer erwärmt mittels Energiezufuhr die durch ihn hindurchströmende Luft. Der Heizer ist zum Beispiel eine Elektroheizeinrichtung, ein Heizbrenner oder ein mit Heizfluid durchströmtes Heizregister. Beim Erwärmen der Luft mittels des Heizers sinkt die relative Luftfeuchtigkeit dieser Luft. Eine niedrige Luftfeuchtigkeit ist beim Trocknen von Vorteil, da dann insbesondere die derartige erwärmte Frischluft mehr Feuchtigkeit bzw. Wasser aufnehmen kann. Die erwärmte Zuluft wird erfindungsgemäß der zweiten Sektion, also bevorzugt einer in Transportrichtung hinteren Sektion zugeführt bzw. einer weiter hinten angeordneten Sektion, als die erste Sektion. In dieser zweiten Sektion ist die relative Feuchtigkeit des zu trocknenden Gutes, bezogen auf dessen Förderrichtung, vergleichsweise gering. Deshalb ist es besonders von Vorteil, wenn die Aufnahmefähigkeit an Wasser der zugeführten Frischluft in dieser Sektion besonders hoch ist.
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Erfindungsgemäß bevorzugt ist die Abluftrückführeinrichtung mit einem zweiten Heizer gestaltet, der zum Aufheizen der Zuluft vor deren Zuführen in die zweite Sektion dient. Mit dem erfindungsgemäß bevorzugten zweiten Heizer wird die Zuluft vor dem Zuführen in die zweite Sektion weiter erwärmt. So ist es möglich in der zweiten Sektion die relative Feuchtigkeit des dort getrockneten Gutes besonders stark zu senken.
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In bevorzugter Weise ist ferner ein Zuluft-Sensor vorgesehen, mittels dessen in der Luft stromaufwärts bzw. vor dem Heizer deren Feuchte zu ermitteln ist. Der Zuluft-Sensor ermittelt die relative Luftfeuchtigkeit der anströmenden Zuluft. Vorteilhaft ist so zu ermitteln, mit welcher relativen Luftfeuchtigkeit die Zuluft in die jeweilige Sektion hineinströmt. Besonders vorteilhaft ist somit auch zu ermitteln, ob und um wie viel Grad Celsius die Zuluft zusätzlich mittels eines Heizers zu erwärmen ist, um eine gewünschte relative Luftfeuchtigkeit in der Zuluft zu erreichen.
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Erfindungsgemäß bevorzugt ist ferner die Abluftrückführeinrichtung mit einem Ventilator gestaltet, zum gesteuerten Rückführen von Luft durch die Abluftrückführeinrichtung. Der Ventilator saugt insbesondere aus der ihm zugeordneten Sektion Luft an und führt diese Luft an die nachfolgende Sektion zurück. Mittels des Ventilators wird dabei gesteuert, wie viel Luft aus der jeweiligen Sektion abgesaugt wird und vorzugsweise dann auch an die nachgeordnete Abluftrückführeinrichtung weitergegeben wird. Besonders bevorzugt ist auch ein Ventilator bei bzw. an der Abluftrückführeinrichtung vorgesehen, da dies eine besonders gleichmäßige Verteilung der Luftförderung durch die jeweiligen Sektionen hindurch bewirkt.
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In bevorzugter Weise ist ferner die erste Sektion in mindestens zwei Bereiche unterteilt, denen je eine Abluftrückführeinrichtung zum Rückführen von Abluft aus dem vorgelagerten Bereich in den jeweils nachgelagerten Bereich zugeordnet ist. Die Bereiche bilden dabei eine luftströmungsmäßige Unterteilung der ersten Sektion. Diese Unterteilung bzw. Trennung bewirkt, dass die einzelnen Bereiche ihrerseits unterschiedliche Temperaturen und Feuchten aufweisen können. Die Bereiche sind zugleich mittels einer Abluftrückführeinrichtung miteinander strömungstechnisch verbunden. Die Bereiche bilden so eine Art „Reihenschaltung“, bei der die Abluft aus dem vorherigen Bereich in den jeweiligen nachfolgenden Bereich rückgeführt wird. Besonders vorteilhaft sind so mehrere nahezu identische Bereiche miteinander gekoppelt. Mittels dieser Anordnung mehrerer nachfolgender Bereiche ist der erfindungsgemäße Durchlauftrockner hinsichtlich seiner Leistung und Größe einfach skalierbar.
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Ferner ist vorteilhaft die Transportrichtung des Transportbandes entweder von der ersten Sektion zu der zweiten Sektion oder von der zweiten Sektion zu der ersten Sektion gerichtet gestaltet. Eine Transportrichtung des Transportbandes von der ersten Sektion zu der zweiten Sektion bewirkt, dass feuchtes bzw. nasses Gut aus der ersten Sektion mittels der Abluft der zweiten Sektion vorgetrocknet wird. Nachfolgend wird das vorgetrocknete Gut in der zweiten Sektion mittels der zugeführten Frischluft nachgetrocknet. Vorteilhaft ist diese Transportrichtung besonders dann, wenn das Gut zum Ende seines Transportweges durch den erfindungsgemäßen Durchlauftrockner hin möglichst stark zu trocknen ist. Bevorzugt wird aber auch, dass die Transportrichtung des Transportbandes von der zweiten Sektion zu der ersten Sektion geführt ist. Diese Transportrichtung ist dann besonders vorteilhaft, wenn bei der Vortrocknung besonders viel Feuchtigkeit zu entziehen ist.
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Vorzugsweise ist erfindungsgemäß eine Regeleinrichtung vorgesehen, mittels der die Abluftrückführeinrichtung zu regeln ist. Eine Regeleinrichtung bzw. Steuerung wertet Eingänge aus und regelt bzw. steuert mittels einer Logik Ausgänge. Als Eingänge dienen in der Regel elektrische Signale von Sensoren unterschiedlicher Art, wie beispielsweise einem Temperatursensor oder einem Feuchtesensor. Als Ausgänge dienen meist Schalter oder elektrische Signale, beispielsweise zum Steuern des bevorzugten Heizers oder Ventilators. Mittels der Regeleinrichtung ist vorteilhaft der jeweilige Heizer in der Abluftrückführeinrichtung an das jeweilige Sensorsignal angepasst zu regeln. Insbesondere ist zusätzlich oder alternativ der jeweilige Ventilator mittels der Regeleinrichtung aufgrund des Sensorsignals zu steuern.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Durchlauftrockners zum Trocknen eines Gutes mittels Warmluft mit einer ersten und einer zweiten Sektion, die vom Gut in einer Transportrichtung nacheinander durchlaufen werden und luftströmungsmäßig weitgehend getrennt sind, ist mit folgenden Schritten gestaltet: Zuführen von Frischluft als Zuluft in die zweite Sektion, Abführen von Abluft aus der zweiten Sektion, Zuführen von Abluft als erste Zuluft in die erste Sektion und Abführen von Abluft von der ersten Sektion. Dabei wird Wärmeenergie der Abluft mittels eines Wärmeübertragers an die Frischluft übertragen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen stark vereinfachtem Längsschnitt eines Durchlauftrockners gemäß dem Stand der Technik,
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2 einen stark vereinfachten Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Durchlauftrockners,
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3 einen stark vereinfachten Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Durchlauftrockners, mit drei Bereichen, und
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4 einen Durchlauftrockner gemäß 3, der mit einer Regeleinrichtung ausgestattet ist.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1 bis 4 wird jeweils ein Durchlauftrockner 10 in Form eines Bandtrockners gezeigt. Der Durchlauftrockner 10 umfasst ein Gehäuse 12, durch das hindurch zunächst feuchtes oder nasses Gut 14 mittels eines Transportbandes 16 in einer Transportrichtung 18 zu transportieren ist. Das Gut 14 durchläuft bei diesem Transport aufeinander folgend zunächst eine erste Sektion 20 und dann eine zweite Sektion 22, die das Gehäuse 12 räumlich unterteilen. In jeder der Sektionen 20, 22 befindet sich innerhalb des Gehäuses 12 Warmluft 24. Die jeweilige Warmluft 24 der einzelnen Sektionen 20, 22 ist luftströmungsmäßig weitgehend getrennt. Die Warmluft 24 entzieht in jeder der Sektionen 20, 22 dem darin transportierten Gut 14 Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeit 26, insbesondere Wasser. Das Abführen von Flüssigkeit 26 aus dem Gut 14 entfeuchtet das Gut 14. Das Gut 14 wird trockener bzw. getrocknet.
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Die Ausführungsbeispiele in den 2 bis 4 zeigen die erfindungsgemäße Luftführung der Warmluft 24 in den Sektionen 20 und 22. Die Warmluft 24 für die zweite Sektion 22 wird in einer Luftzuführeinrichtung 28 mittels eines Wärmeübertragers 30 und eines Heizers 32 erzeugt. Der Wärmeübertrager 30 und der Heizer 32 erwärmen dabei Frischluft 34 aus der Umgebung und leiten sie in die zweite Sektion 22 ein. Von der zweiten Sektion 22 führt eine Abluftrückführeinrichtung 36 „benutzte“ Frischluft 34 als Abluft 38 aus der zweiten Sektion 22 in die erste Sektion 20 als Zuluft 40 zurück. Die Abluft 38 aus der zweiten Sektion 22 dient also nach dem Durchströmen der Abluftrückführeinrichtung 36 als Zuluft 40 für die erste Sektion 20. Diese Zuluft 40 wird in der ersten Sektion 20 von dem sich darin befindenden Gut 14 weiter aufgefeuchtet und dann mittels einer Abluftabführeinrichtung 42 aus der ersten Sektion 20 abgeführt und als Fortluft 44 an die Umgebung des Durchlauftrockners 10 abgegeben.
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Damit eine in der Fortluft 44 enthaltene Wärmeenergie 46 nicht ungenutzt in die Umgebung abgegeben wird, wird mittels der Abluftabführeinrichtung 42 die Abluft 38 zum Wärmeübertrager 30 der Luftzuführeinrichtung 28 gefördert. Die Abluft 38 wird nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers Fortluft 44.
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Der Wärmeübertrager 30 der Luftzuführeinrichtung 28 wird so zugleich von der Abluft 38 und der Frischluft 34 durchströmt. Die Abluft 38 und die Frischluft 34 sind dabei strömungstechnisch mittels einer Austauschfläche 48 bzw. Trennfläche getrennt. Diese Austauschfläche 48 überträgt die Wärmeenergie 46 der Abluft 38 an die Frischluft 34. Um die Frischluft 34 weiter zu erwärmen, ist in Strömungsrichtung der Frischluft 34 nach dem Wärmeübertrager 30 der genannte Heizer 32 angeordnet, bevor die Frischluft 34 dann in die zweite Sektion 22 strömt. In der zweiten Sektion 22 umströmt bzw. durchströmt die Frischluft 34 das Gut 14 und das Transportband 16 der Transporteinrichtung 18. Bei dem Umströmen des Gutes 14 nimmt die Frischluft 34 die in dem Gut 14 enthaltene Flüssigkeit 26 auf. Die Frischluft 34 wird mit Wasser angereichert bzw. „feuchter“.
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Von der zweiten Sektion 22 strömt die Frischluft 34 mittels der Abluftrückführeinrichtung 36 als Abluft 38 ab. Die Abluftrückführeinrichtung 36 umfasst einen Ventilator 50 und einen Heizer 52. Der Ventilator 50 saugt die Abluft 38 aus der zweiten Sektion 22 und führt sie durch den Heizer 52 in die erste Sektion 20. Der Heizer 52 erwärmt dabei die Abluft 38. Mit dem Erwärmen sinkt die relative Luftfeuchte der ersten Abluft 38, sie wird somit aufbereitet bzw. „aufnahmefähiger“. Die erste Abluft 38 wird dadurch zur Zuluft 40.
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Die Zuluft 40 durchströmt in 2 die erste Sektion 20 und nimmt dabei ebenfalls Flüssigkeit 26 auf. Mittels der Abluftabführeinrichtung 42, die einen Ventilator 50 umfasst, wird dann die Abluft 38 aus der ersten Sektion 22 nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers 30 als Fortluft 44 an die Umgebung abgeführt.
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3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Durchlauftrockners 10, bei dem die erste Sektion 20 in einen ersten Bereich 54, einen zweiten Bereich 56 und einen dritten Bereich 58 unterteilt ist.
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Der zweite und dritte Bereich 56, 58 sind Zwischenglieder zwischen der zweiten Sektion 22 und dem ersten Bereich 54. Die Bereiche 54, 56, 58 bilden eine „Reihenschaltung“ aus. Bei beiden Bereichen 56, 58 wird von dem in Transportrichtung 18 nachfolgenden Bereich mittels einer jeweiligen Abluftrückführeinrichtung 36 Zuluft 40 zugeführt. Die Zuluft 40 strömt durch den jeweiligen Bereich 56, 58. Nach dem Durchströmen wird diese „benutzte“ Zuluft 40 als Abluft 38 mittels einer Abluftrückführeinrichtung 36 in Transportrichtung 18 in den jeweils vorher liegenden Bereichen 54, 56 rückgeführt. Auch diese Abluftrückführeinrichtungen 36 umfassen jeweils einen Ventilator 50 und einen Heizer 52. Der Ventilator 50 transportiert auch hier die Abluft 38 weiter und der Heizer 52 erwärmt diese.
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Wie in 4 dargestellt ist, ist die Luftzuführeinrichtung 28 und die Abluftrückführeinrichtung 36 mit jeweils einem Zuluft-Sensor 60 gestaltet, der stromabwärts vor den jeweiligen Heizern 32 und 52 vorgesehen ist. Die Zuluft-Sensoren 60 und die Heizer 32 und 52 sind mit einer Regeleinrichtung 62, beispielsweise einer üblichen speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), betrieblich gekoppelt. Zudem ist die Regeleinrichtung 62 mit den Heizern 32, 52 und zusätzlich oder alternativ mit den Ventilatoren 50 betrieblich gekoppelt. Die Regeleinrichtung 62 regelt so, mittels der durch die Zuluft-Sensoren 60 ermittelten Signale, die jeweiligen Heizer 32 und 52. Je nach Ausführungsform der Regeleinrichtung 62 sind zusätzlich oder alternativ die jeweiligen Ventilatoren 50 geregelt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Durchlauftrockner
- 12
- Gehäuse
- 14
- Gut
- 16
- Transportband
- 18
- Transportrichtung
- 20
- erste Sektion
- 22
- zweite Sektion
- 24
- Warmluft
- 26
- Flüssigkeit
- 28
- Luftzuführeinrichtung
- 30
- Wärmeübertrager
- 32
- Heizer
- 34
- Frischluft
- 36
- Abluftrückführeinrichtung
- 38
- Abluft
- 40
- Zuluft
- 42
- Abluftabführeinrichtung
- 44
- Fortluft
- 46
- Wärmeenergie
- 48
- Austauschfläche
- 50
- Ventilator
- 52
- Heizer
- 54
- Bereich
- 56
- Bereich
- 58
- Bereich
- 60
- Zuluft-Sensor
- 62
- Regeleinrichtung
