DE102016213956A1

DE102016213956A1 - Kontakttrockner

Info

Publication number: DE102016213956A1
Application number: DE102016213956.8A
Authority: DE
Inventors: Dr. Schlederer Swantje M.; Thomas Steer; Hans Werner
Original assignee: Floradry GmbH
Current assignee: Floradry GmbH
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2018-02-01
Also published as: PL3491312T3; EP3491312B1; EP3491312A1; WO2018019979A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kontakttrockner zum Trocknen von feuchtem Gut sowie eine Verfahren zu Trocknen von feuchtem Gut. Der Kontakttrockner bestehend aus zumindest einem Trocknungsrohr, in welchem das zu trocknende Gut förderbar ist und auf dessen Außenseite sich in einem, das Trocknungsrohr zumindest partiell umgebenden Mantelraum ein Heizmedium befindet. Im Mantelraum ist zumindest ein weiteres Trocknungsrohr angeordnet und die zumindest zwei Trocknungsrohre derart ausgebildet sind, dass sich das zu trocknende Gut über zumindest einen Längsabschnitt der zumindest zwei Trocknungsrohre nicht mischen kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kontakttrockner zum Trocknen von feuchtem Gut sowie ein Verfahren zum Trocknen eines feuchten Gutes.
Grundlagen zu thermischen Trocknern
Das thermische Trocknen von feuchten Gütern ist von jeher ein wichtiger technischer Vorgang. Das Gut und die darin enthaltene Flüssigkeit sind von Luft oder einem anderen gasförmigen Medium umgeben, in das die Flüssigkeit ausdampfen kann. Die Mischung aus gasförmigem Medium und Dampf wird auch als Brüden bezeichnet.
Das grundlegende Prinzip der thermischen Trocknung ist ein Wärmeeintrag in das zu trocknende Gut. Das zu trocknende Gut und die darin enthaltene Flüssigkeit werden hierbei erwärmt. Der eigentliche Trocknungsvorgang beginnt, sobald die Temperatur des Produkts die Temperatur erreicht, die dem Partialdruck des Dampfes der zu trocknenden Flüssigkeit in der umgebenden Atmosphäre entspricht. Physikalisch entspricht dies einem Gleichgewicht zwischen dem Dampf der Flüssigkeit und der Flüssigkeit an der Oberfläche des Produkts, einem Gleichgewicht zwischen Kondensation und Verdampfung. Dieser Gleichgewichtszustand wird als Sättigungszustand bezeichnet. Für jede Temperatur gibt es einen Sättigungsdruck und für jeden Druck eine Sättigungstemperatur.
Ist der Dampfdruck höher als der Sättigungsdruck, erfolgt ein Kondensation des Dampfes durch Tropfenbildung. Ist der Dampfdruck niedriger als der Sättigungsdruck, erfolgt ein Verdampfen der Flüssigkeit. Beim Kondensieren wird Wärme frei, beim Verdampfen wird Wärme benötigt. Kondensation und Verdampfung erfolgen jeweils solange, bis durch den Stoff- und Energieaustausch ein neuer Gleichgewichtszustand erreicht ist. Diese Gleichgewichtstemperatur bezeichnet man auch als Taupunkt.
Konvektionstrockner
Ein häufig verwendeter Vorgang der thermischen Trocknung ist die Trocknung durch Konvektion. Hierbei gibt ein Gas (zumeist Luft) durch Abkühlung einen Teil seiner Wärmeenergie an das zu trocknende Gut und die darin enthaltene Flüssigkeit ab und nimmt im Gegenzug einen Teil der im zu trocknenden Gut enthaltenen Flüssigkeit als Dampf auf.
Bei diesem Vorgang ist zu berücksichtigen, dass durch die Aufnahme von Dampf auch der Taupunkt des Gases ansteigt. Das Gas kann somit nicht bis zu der Temperatur abgekühlt werden, die dem Taupunkt am Anfang des Trocknungsvorgangs entspricht, sondern nur bis zu der Temperatur, die dem Taupunkt am Ende der Aufnahme von Dampf entspricht. Diese Temperatur am Ende des Trocknungsvorgangs bezeichnet man technisch auch als Feuchtkugeltemperatur.
Es gibt nun eine Vielzahl von Flüssigkeiten, die bei Trocknungsvorgängen aus einem Gut ausgetrieben werden; beispielsweise seien organische Lösungsmittel genannt. Die größte technische Bedeutung besitzt jedoch das Austreiben von Wasser aus Gütern, die in der Natur vorkommen und dort eine höhere Feuchtigkeit aufweisen als für die Verwendung erforderlich oder erwünscht ist.
Das Austreiben von Wasser erfolgt zumeist mit Hilfe von Luft. Die Luft wird hierzu zunächst erhitzt und dann mit dem Produkt in Kontakt gebracht. Die Wärme, die zum Erhitzen aufgebracht wird, wird zu zwei wesentlichen Zwecken genutzt:
Als Verdampfungswärme, um die Flüssigkeit zu verdampfen
Als fühlbare Wärme, um die Luft auf die Feuchtkugeltemperatur zu erhitzen
Ein in der Regel kleiner Anteil wird zur Erhitzung des Gutes auf die Feuchtkugeltemperatur genutzt.
Bei der Kombination Luft / Wasser ist der Teil der Energie, die zum Verdampfen verwendet wird, auf ca. 70% der aufgebrachten Energie beschränkt. Der Rest wird zum Erhitzen der Luft auf die Feuchtkugeltemperatur benötigt.
Um den Wirkungsgrad zu steigern, wurde begonnen, die Luft mehrfach im Kreis zu führen, zu rezirkulieren. Dies erhöht die Gesamtbeladung der Luft mit Wasserdampf, erhöht aber gleichzeitig auch die Feuchtkugeltemperatur und damit die Temperatur des Trocknungsvorgangs. Die Feuchtkugeltemperatur entspricht immer der Temperatur der austretenden Luft entspricht und die Beladung mit Wasserdampf der Differenz zwischen der nachströmenden Frischluft und der austretenden Abluft.
Nur ein kleiner Teil der zirkulierenden, beladenen Luft wird durch Frischluft ersetzt. Die Anzahl der Zirkulationen ergibt sich aus dem Verhältnis der Menge der zirkulierenden Luft, die sich wiederum aus der möglichen Wasseraufnahme je Zirkulation ergibt, und der Menge an austretender Abluft.
Der Nachteil an diesem Verfahren ist, dass die Beladung der Luft mit Wasser je Zirkulation abnimmt und somit deutlich mehr Luft strömt, als dies bei einmaliger Beladung der Fall ist. Letztlich wird mit dieser Rezirkulation ein nicht unerheblicher Teil der eingesparten Wärme durch einen erhöhten Bedarf an Ventilatorleistung kompensiert, um die Luft im Kreis zu führen.
Konvektionstrockner haben grundsätzlich die Eigenschaft, leichte Teilchen des Gutes mit sich fortzutragen. Sie benötigen daher in aller Regel einen Abscheider für Staub. Bei vielen biogenen Substanzen wird neben dem Wasser auch ein Teil an organischen Verbindungen ausgedampft. Diese organischen Verbindungen sind meist geruchbehaftet, so dass neben dem Staubabscheider Trockner oftmals auch einen sogenannten Biofilter benötigen, um diese riechenden organischen Substanzen aus der Abluft auszuscheiden.
Kontakttrockner
Neben dem Konvektionstrockner existiert als Trocknungsverfahren auch die sogenannte Kontakttrocknung. Beim Kontakttrockner wird das Gut selbst und direkt durch Kontakt mit einer festen Oberfläche erhitzt.
Das auszudampfende Wasser wird hierbei über die Taupunkttemperatur erhitzt und verdampft. Bei einem Kontakttrockner wird die Taupunkttemperatur durch die Menge an Luft bestimmt, die in den Kontakttrockner einströmt. Durch die Veränderung dieser Luftmenge kann auch die Taupunkttemperatur beliebig verändert werden.
Die Oberflächentemperatur des Trocknungsrohres liegt stets deutlich über der Taupunkttemperatur. Im Zuge des Trocknungsvorgangs steht an der Oberfläche des Gutes immer weniger Wasser zur Verfügung, das verdampfen und dabei die von der Oberfläche des Trocknungsrohres übertragene Wärme aufnehmen kann, so dass die Wärme das Produkt selbst aufheizt. Bei einem Kontakttrockner besteht daher grundsätzlich die Tendenz, dass das Gut zum Ende des Vorgangs die Temperatur der Oberfläche des Trocknungsrohres annimmt. Maßgeblich ist dabei immer nur der Teil der Oberflächen, an denen sich das zu trocknende Gut und das Trocknungsrohr berühren (Berührungsfläche). Sofern diese Oberflächentemperatur das Produkt schädigen könnte, sind entsprechende Maßnahmen erforderlich, die gewährleisten, dass das Gut nur kurzzeitig mit der heißen Oberfläche des Trocknungsrohres in Kontakt kommt und dann wieder ausreichend Zeit verbleibt, um die dabei zugeführte Wärme ins Innere zu transportieren, wo noch Wasser vorhanden ist, das ausgetrieben werden muss.
Beim Kontakttrockner besteht keine Zwangsbeziehung zwischen dem ausgetriebenen Wasser und der ein- und ausströmenden Luft. Ein Kontakttrockner unterliegt somit nicht den Wirkungsgradeinschränkungen der Konvektionstrockner und erlaubt theoretisch Wirkungsgrade von fast 100%.
Die Leistung eines Kontakttrockners wird durch die Wärmemenge bestimmt, die über die feste Oberfläche des Trocknungsrohres an das zu trocknende Gut übertragen werden kann. Die effektiven Kontaktflächen (Berührungsflächen) sind in aller Regel relativ klein und machen nur einen Bruchteil der gesamten Oberfläche des Trocknungsrohres aus. Dies ergibt eine deutliche Einschränkung für Kontakttrockner, die sich gegen Konvektionstrockner daher bislang nur in Sonderfällen durchsetzen konnten.
Ein weiteres Problem der Kontakttrockner ist die Wärmezufuhr an die Oberfläche des Trocknungsrohres. Als Wärmeträger kommen Heißwasser, Wasserdampf oder Thermalöl in Betracht. Hierzu bedarf es separater geschlossener Kreisläufe, die die Komplexität des Kontakttrockners erhöhen und seine Praktikabilität herabsetzen; dies ist konstruktiv und verfahrenstechnisch aufwändig und mit zusätzlichen Kosten verbunden.
Bei kleineren Leistungen unterhalb von ca. 1 MW besteht zusätzlich das Problem, dass am Markt keine handelsüblichen Systeme zur Bereitstellung des Heizmediums zur Verfügung stehen, die mit festen Brennstoffen wie z. B. Biomasse befeuert werden können; dies ist nur möglich, wenn das System staubtolerant ist, was in diesem Kleinleistungsbereich nicht verfügbar ist. Es ist daher erforderlich, die Wärme für die Trocknung über teure fossile Primärenergieträger bereitzustellen, sofern keine Abwärme in staub- und rußfreien Rauchgasen zur Verfügung steht.
Bekannt sind Kontakttrockner, die als Schneckentrockner ausgeführt sind. Dabei sind sowohl die Schneckenwendel als auch der Schneckenmantel beheizt. Die Beheizung der Schneckenwendel ist – bedingt durch die Drehbewegung des Bauteils – konstruktiv sehr aufwändig, vergrößert aber die Fläche, die für den Wärmeeintrag zur Verfügung steht und ist somit meist wesentlicher Teil der konstruktiven Lösung. Im Stand der Technik wird der Schneckenmantel dergestalt ausgeführt, dass er aus einer inneren und einer äußeren Wand mit geringem Abstand besteht, die in aller Regel nur im unteren Bereich des Trocknungsrohres besteht. Der Raum zwischen den beiden Wänden (auch als Mantelraum bezeichnet) wird durch den Wärmeträger durchströmt, wodurch das Trocknungsrohr beheizt wird.
Eine Hauptfunktion der Schnecke im Stand der Technik ist, das zu trocknende Gut immer wieder in Kontakt (Berührung) mit der heißen Oberfläche zu bringen und die Kontaktzeit durch die fortlaufende Bewegung des Gutes auch zu begrenzen. Weitere Funktionen der Schnecke sind im Stand der Technik die Förderung, die Durchmischung und die Belüftung des zu trocknenden Gutes. Sofern der Trockner schräg gestellt wird, kann die Funktion der Förderung auch durch ein Wehr am Austritt übernommen werden, über das die Füllhöhe im Schneckentrockner eingestellt wird. In diesem Falle hat die Schnecke eine reine Mischfunktion, keine Förderfunktion. Nachteilig an diesem Verfahren im Stand der Technik ist stets die direkte Kopplung der Drehung der Schnecke mit dem Wärmeeintrag, so dass sich diese Bauform für relativ trockene Eingangsstoffe, wie z. B. mechanisch vorentwässerte Biomasse, nur sehr bedingt eignet.
Für größere Leistungen ist eine Vielzahl einzelner Kontakttrockner erforderlich. Dies bedingt einen erheblichen Aufwand an verbindenden Rohrleitungen und Ventilen für die Zu- und Abfuhr des Heizmediums, für Entwässerung, Entlüftung und für die Druckabsicherung.
Stand der Technik
Es sind zahlreiche verschiedene Trockner bekannt. In DE 87 09 563 U1 ist eine Trocknungseinrichtung für Schüttgut bekannt. Diese Trocknungseinrichtung kombiniert das Kontakttrocknungsverfahren mit einem Konvektionstrocknungsverfahren in einer Einrichtung in Form einer Drehtrommel. Nach einer Nassgutaufgabe wird das zu trocknende Schüttgut zunächst mit einer Heizfläche in Kontakt gebracht, welche in Form von Rohren oder rohrähnlichen Einbauten mittels Heißwasser oder Wasserdampf beheizt sind. In Förderrichtung durch die Trocknungseinrichtung folgt den Kontaktflächen über die Restlänge der Drehtrommel ein Konvektionstrocknungsabschnitt. Damit sollen die Vorteile beider Verfahren kombiniert werden. Nachteilig bei diesem bekannten Dreh-Trommeltrockner ist die kontinuierliche Drehbewegung der Trommel, die erforderlich ist, um das zu trocknende Gut ständig zu bewegen, um während der Verweilzeit des Gutes im Trockner eine ausreichende und gleichmäßige Trocknung zu erzielen. Die im Trockner konstruktiv erforderlichen Einbauten, insbesondere die Heizrohre, stellen eine wesentliche Versperrung des Innenraumes dar, so dass diese Bauform sehr leicht zum Verstopfen neigt. Pastöses oder nicht rieselfähiges oder zum Verkleben neigendes Gut kann mit dieser Bauform nicht getrocknet werden. Ein weiterer gravierender Nachteil des Trommeltrockners ist die Notwendigkeit, eine dauerhaft dichte Verbindung für die Zu- und Abfuhr des Wärmeträgers einzubauen, die auch die Drehbewegung des Trommeltrockners zulässt.
In DE 39 11 716 A1 sind ein Verfahren zum Trocknen von Schlamm und eine Schlammtrocknungsanlage zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Gemäß diesem bekannten Stand der Technik wird vorentwässerter Schlamm in einem Wärmeübertrager auf 70 bis 80°C voraufgeheizt, anschließend in einen Doppelschnecken-Kontakttrockner eingebracht und dort unter Zufuhr von Wärme von außen und durch Umwandlung der in das zu trocknende Gut eingebrachten mechanischen Energie durch Kneten in Wärme nachgetrocknet. Diese Doppelschnecke besteht aus zwei ineinandergreifenden Schnecken, die nebeneinander in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die Bauräume der einzelnen Schneckenwendeln sind verbunden. Das zu trocknende Gut kann beliebig zwischen den beiden Schnecken hin- und her wechseln, was explizit gewünscht ist. Der Doppelschnecken-Kontakttrockner ist in einen Heizmantel eingebettet, welcher auf 120°C bis 250°C aufgeheizt werden muss, wozu heißes Thermoöl oder Heißdampf verwendet wird. Der Innenraum und damit auch der doppelwandige Heizmantel ist jeweils in Form einer liegenden „8“ ausgebildet (Beschreibung Spalte 4, Zeile 23–30). Der Aufbau der gesamten Trocknungsanlage einschließlich des ummantelten Doppelschnecken-Kontakttrockners ist relativ aufwändig, wodurch sich die apparativen Kosten für eine derartige Schlammtrocknungsanlage in unvorteilhafter Weise erhöhen.
Des Weiteren ist in DE 427 584 ein Verfahren zum Trocknen von Kohle auf übereinander liegenden Heizflächen bekannt. In dem bekannten Trockner sind Heizflächen übereinander angeordnet, wobei die zu trocknende Kohle mittels Endlos-Kratzerbändern gefördert wird. Die Kohle wird zunächst mittelbar beheizt, indem Dampf-gespeiste Heizrohre durch die Kohle geführt sind und die Kohle anschließend über mit Rauchgas beheizte Flächen geleitet wird. Die Rauchgase werden in der letzten Trocknungsstufe aus dem Rauchgaskanal, in welchem diese mittelbar auf die Kohle einwirken, unmittelbar in den sowohl mit Dampf als auch mit Rauchgasen mittelbar beheizten Trockenraum geleitet. Durch den Einsatz von Dampf und Rauchgas soll eine energetische Verbesserung des gesamten Trocknungsvorganges erreicht werden. Sinnvoll ist ein derartiger Trockner nur dort, wo große Mengen an Rauchgasen anfallen. Diese bekannte Trockeneinrichtung ist nun so aufgebaut, dass als Haupttrockner ein nur den Rest der Trocknungsleistung übernehmender Dampftrockner vorgesehen ist. Mittels der Kombination von Dampf und Rauchgas soll der Vorteil erzielt werden, dass eine hoch überhitzte, relativ trockene Atmosphäre geschaffen wird, um Kohlegut zu trocknen.
Des Weiteren ist in DE 10 2014 113 307 A1 unter anderem ein Reaktor zur Erzeugung eines Brenngases aus mechanisch entwässertem Schlamm bekannt. Der beschriebene Pyrolysereaktor besteht aus mehreren Doppelrohrwärmeübertragern, welche jeweils ein Innenrohr mit Hohlschnecke und ein Außenrohr besitzen. Der zu trocknende Schlamm wird im Innenrohr mittels der Hohlschnecke gefördert, wobei im Außenrohr ein Heizgas im Gegenstrom geführt wird. Zumindest zwei gleichartige Doppelrohrwärmeübertrager sind in einer Reihenanordnung miteinander verbunden. Dadurch soll sichergestellt werden, dass in dem ersten Doppelrohrwärmeübertrager das im Schlamm enthaltene Wasser durch Wärmezuführ verdampft wird, wohingegen in weiteren Doppelrohrwärmeübertragern der Schlamm auf ca. 550°C erwärmt wird. Weitere, danach angeordnete Doppelrohrwärmeübertrager dienen dazu, die organischen Komponenten im Schlamm unter Luftabschluss zu einem festen Pyrolyserückstand zu verschwelen und dabei ein Brenngas zu generieren, welches einer Energierückgewinnung durch eine Gegenstromführung Gas-Feststoff zugeführt wird. Das Brenngas ist für eine Verwendung als Heizgas oder zur Energieerzeugung in einem BHKW vorgesehen. Nachteilig bei dem bekannten Pyrolysereaktor ist, dass die Energiezufuhr zum Heizgas außerhalb der Doppelrohrwärmeübertrager erfolgt, wodurch energetische Verluste nicht ausgeschlossen werden können. Diese Erfindung behandelt keinen Trockner, sondern als Verfahren einen Reaktor zur Kopplung mehrerer Doppelrohrwärmeübertrager, die im Verfahren unterschiedliche Aufgaben haben und damit unterschiedlichen physikalische Kenngrößen wie z. B. die Temperatur oder die chemische Zusammensetzung der ausgetriebenen Gase aufweisen. Die Erfindung sieht keine konstruktive Kopplung vor.
Aufgabe und Gegenstand der Erfindung
Gegenüber diesem bekannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, feuchtes Gut, insbesondere Biomasse, energetisch günstig und energetisch effektiv mittels eines Trockners einfachen konstruktiven Aufbaus in kostengünstiger Weise zu trocknen.
Diese Aufgabe wird durch einen Kontakttrockner mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren, welches mit einem derartigen Kontakttrockner arbeitet, mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.
Mögliche Einsatzstoffe
Diese Art eines Kontakttrockners eignet sich besonders zur Trocknung von faserigen, feinkörnigen, pastösen oder auch staubenden Materialien, wie z. B. Gras, Laub, Algen, Papier- und Klärschlämme, Gärreste, Treber, Nahrungsmittel, Sägespäne, mit oder ohne mechanische Vortrocknung, Vorbehandlung oder Aufbereitung.
Anordnung mehrerer Trocknungsrohre in einem gemeinsamen Mantel
Der erfindungsgemäße Kontakttrockner dient dem Trocknen von feuchtem Gut, wobei als feuchtes Gut insbesondere Biomasse in Betracht kommt. Der erfindungsgemäße Kontakttrockner weist im Grundaufbau zumindest ein Trocknungsrohr auf, in welchem mittels einer in dessen Innern vorgesehenen Fördereinrichtung, welche vorzugsweise eine Förderschnecke sein kann, das zu trocknende Gut durch das Trocknungsrohr hindurchförderbar ist, wobei sich auf der Außenseite des Trocknungsrohres ein Heizmedium befindet und das Trocknungsrohr sowie das Heizmedium von einer, einen Mantelraum bildenden Umhüllung umgeben sind.
Der vorzugsweise eine axiale Erstreckung aufweisende Mantelraum weist in seinem Innern zumindest ein weiteres Trocknungsrohr auf, wobei sich im Mantelraum an zumindest einer Stelle das zu trocknende Gut aus zumindest zwei Trocknungsrohren nicht mischen kann. Eine bevorzugte Lösungsmöglichkeit ist beispielsweise die physische Trennung der Innenräume. Die physische Trennung kann sowohl eine Ausführungsvariante mit gemeinsamer Wand als auch mit eigenen Rohren sein, die sich auch berühren könnten. Bei einer physischen Trennung werden aus den physisch getrennten Bereichen die _Brüden getrennt abgezogen. Es sind sogar Ausführungsvarianten vorstellbar, bei denen sich durch hochgezogene Zwischenwände zwar das zu trocknende Gut nicht mischen kann, die Brüden aber über einen gemeinsamen Dom abgezogen werden. Durch die Nutzung eines gemeinsamen Mantelraums für alle Trocknungsrohre verringert sich der Material- und Fertigungsaufwand. Die einzelnen Trocknungsrohre des Kontakttrockners liegen bevorzugt koaxial zueinander und koaxial zum Mantel. Der Mantelraum wird zur Vermeidung von Wärmeverlusten nach außen isoliert. Die Konstruktion und der apparative Aufwand werden damit insgesamt entsprechend vereinfacht, die Herstellungskosten verringern sich entsprechend.
Der nachteilige Aufwand an verbindenden Rohrleitungen und Ventilen wird durch die erfindungsgemäße Nutzung eines gemeinsamen Mantelraums vermieden.
Weiterhin ist bei dieser Bauform keine Bewegung des Mantelraumes oder der Trocknungsrohre erforderlich, insbesondere auch keine drehende Bewegung. Dichtungsprobleme bei Zu- und Abfuhr von Wärmemedien entfallen somit komplett.
Design des Mantelrohrs
Der Mantelraum begrenzt den räumlichen Ausdehnungsbereich des Heizmediums. Der Mantelraum wird bevorzugt als zylindrischer Körper ausgeführt, der mehrere Trocknungsrohre aufnimmt und gemeinsam umfasst. Die zylindrische Bauform ist besonders geeignet, um den Druck aufzunehmen, der im Heizmedium herrscht (Druckbehälter). Mit dieser Bauform lassen sich Beheizungsdrücke bis ca. 40 bar realisieren, was einer Beheizungstemperatur von ca. 250 °C entspricht. Dies ist bei üblichen Trocknungstemperaturen für Biomasse von unter 200 °C, zumeist sogar unter 100 °C und Beheizungstemperaturen von maximal 250 °C, zumeist sogar unter 160 °C mehr als ausreichend und erlaubt in jedem Falle einen optimalen Betrieb.
Vorzugsweise ist der Mantelraum rohrförmig ausgebildet und weist je einen Endbereich in der Form eines Flachbodens auf. Dies hat den Vorteil, dass der zu erreichende Trocknungsgrad des zu trocknenden feuchten Gutes auch neben der zugeführten Heizleistung über die Länge des Kontakttrockners, und zwar je nach konstruktiv gewählter Ausführung, beeinflusst bzw. bestimmt werden kann. Der rohrförmige Grundaufbau des Mantelraumes hat darüber hinaus den Vorteil, dass er die ideale Form eines Druckkörpers bildet. Die sich im Trocknungsbereich befindlichen Trocknungsrohre können leicht durch den Mantelraum an seinen jeweiligen Endbereichen verschließenden Deckeln geführt werden. Diese Konstruktion ist besonders einfach, da diese Deckel (bevorzugt Flachböden) zumindest in den Bereichen, in welchen sich Trocknungsrohre befinden, nach dem Walzen bzw. Tiefziehen einfach gebohrt werden können.
Anordnung eines Heizbereichs im Mantelrohr
Der Mantelraum kann im Inneren auch beheizt werden. Er weist dann im Inneren einen Heizbereich und einen Trocknungsbereich auf, wobei Trocknungsrohre definitionsgemäß im Trocknungsbereich und Heizrohre definitionsgemäß im Heizbereich angeordnet sind. Ein Mantelraum kann auch mehrere Heiz- und / oder Trocknungsbereiche umfassen.
Die Heizrohre können koaxial zu den Trocknungsrohren angeordnet werden. Dies ist immer dann vorteilhaft, wenn die Beheizung durch ein gasförmiges Medium erfolgt. Wird zur Beheizung eine Flüssigkeit oder ein kondensierendes Gas verwendet, bietet sich der Einbau von schlangenförmigen Heizrohren an.
Im Weiteren wird der Mantelraum vorzugsweise im unteren Bereich erfindungsgemäß mit Rohren versehen, durch die ein Medium zur Beheizung (Wärmezuführungsmedium) strömt. Diese Rohre werden im Folgenden auch als Heizrohre bezeichnet. Das Wärmezuführungsmedium ist bevorzugt heißes Rauchgas aus einer Verbrennung, kann aber grundsätzlich jede Form von heißem Wärmeträger sein, also beispielsweise auch Thermalöl, flüssige Metallsalze oder Flüssigmetalle. Das heiße Rauchgas kann beispielsweise auch das Abgas eines Kolbenmotors oder einer Gasturbine sein. Sofern das Rauchgas Staub enthält oder Rußbestandteile, würden die Heizrohre erfindungsgemäß mit einer Reinigungsmöglichkeit versehen, die entweder während dem Betrieb oder auch im Stillstand benutzt werden kann.
Heizbereich als externer Wärmeübertrager
Sofern das Rauchgas (Wärmezuführungsmedium) nicht durch die Heizrohre, sondern um die Heizrohre strömen soll, können diese Heizrohre erfindungsgemäß auch direkt unterhalb des Mantelraums angeordnet werden und als Hot-Well (Kondensatsammelraum) des Mantels dienen. Der Mantelraum wäre in diesem Fall über einen oder mehrere Sammler mit den Heizrohren verbunden, sofern diese nicht einzeln und direkt mit dem Mantelraum verbunden sind.
Diese Anordnung bietet erfindungsgemäß verschiedene Vorteile. Der Wärmeübergang auf der Luftseite (Wärmezufuhr, Wärmezuführungsmedium) ist stets deutlich niedriger als auf der Wasserseite (Wärmeaufnahme). Sofern sich, wie in diesem Ausführungsbeispiel, die beheizende Luft (Wärmezuführungsmedium) auf der Außenseite der Rohre befindet, lassen sich auf den Rohren vorteilhaft Rippen aufbringen, die die wirksame Wärmeübertragungsfläche und damit den Wärmeübertragungskoeffizienten wesentlich steigern. Die Baugröße des Trockners lässt sich so weiter verringern. Damit steht auch der komplette Mantelraum für Trocknungsrohre zur Verfügung, da der Bauraum für die Heizrohre entfällt. Weiterhin entfällt der Zwischenraum zwischen Heiz- und Trocknungsrohren, der erforderlich ist, um den schwankenden Wasserspiegel zwischen kaltem und warmem Zustand und den verschiedenen Leistungen aufzufangen.
Heizmedium
Bevorzugt wird der Mantelraum erfindungsgemäß mit einem Heizmedium beaufschlagt, das bei der Wärmeabgabe die Phase von dampfförmig auf flüssig wechselt und an der äußeren Oberfläche der Trocknungsrohre kondensiert. Die Kondensationstemperatur entspricht genau der Taupunkttemperatur bei dem Dampfdruck, mit dem der Mantelraum beaufschlagt wird. Dies führt zu einer gleichmäßigen Beheizungstemperatur an der Innenseite der Trocknungsrohre, wo sich das zu trocknende Gut befindet. Das zu trocknende Gut kann in keinem Falle eine höhere Temperatur annehmen als die Oberflächentemperatur der Trocknungsrohre. Die Maximaltemperatur des zu trocknenden Gutes lässt sich so sehr exakt einstellen, indem der Druck des Dampfes im Mantelraum geregelt wird. Im einfachsten Falle kann das Heizmedium Wasserdampf sein. Abhängig von der gewünschten Temperatur der Trocknung können dies aber auch organische Medien sein, typische Vertreter hierfür sind die handelsüblichen Kältemittel.
Sofern das Heizmedium die Phase wechselt, ist der Mantelraum nur zum Teil mit dem Kondensat befüllt. Der verbleibende Raum innerhalb des Mantels wird durch die Dampfphase ausgefüllt. Der Dampfdruck kann hier sowohl über als auch unter dem Umgebungsdruck liegen. Die dampf- oder gasförmige Phase des Heizmediums hat den Vorteil, dass selbst bei relativ dichter und kompakter Anordnung der einzelnen Trocknungsrohre innerhalb des Trocknungsbereichs der sehr gute Wärmeübergang beim Phasenwechsel (hier Kondensation) eine ausreichende Beheizung und damit eine effiziente Trocknung sicherstellt. Vorteilhaft wird der Mantelraum dann mit einer gesteuerten Be- und Entlüftung oder auch einer Absaugung versehen, um Inertgase im Mantelraum des Trockners zu vermeiden.
Sofern das Heizmedium wie beispielsweise Warmwasser oder Thermalöl nicht die Phase wechselt, wird es bevorzugt von den Heizrohren zu den Trocknungsrohren gepumpt oder geblasen. In diesem Falle ist der Mantelraum des Trockners bevorzugt komplett mit dem Heizmedium befüllt, zumindest aber bis oberhalb der obersten Reihe der Trocknungsrohre.
Sofern im Mantelraum kein Beheizungsbereich vorgesehen wird und das Heizmedium nicht die Phase wechselt, ist eine Zwangsführung des Heizmediums um die Trocknungsrohre vorteilhaft, z. B. mit Leitblechen und mehreren Passagen, um eine gleichmäßige Beheizung der Trocknungsrohre sicherzustellen, Dies wäre z. B. bei Thermalöl oder bei Warm- oder Heißwasser der Fall.
Ausführung des beheizten Trockners als Naturumlauf-Dampferzeuger mit integriertem Kondensator
Die erfindungsgemäße Anordnung des Heizbereichs im Mantelraum oder direkt unterhalb ermöglicht es, den Mantelraum als geschlossenen Druckkörper auszubilden. Die komplette Funktionalität der Wärmeübertragung, z. B. durch Wasser und Wasserdampf, von der Beheizung in den Heizrohren zur Trocknung in den Trocknungsrohren findet intern statt, ohne dass von außen Eingriffe erforderlich sind, wie z. B. die Nachspeisung von Flüssigkeit durch eine Pumpe oder der Abzug von Dampf durch ein Entlastungsventil. Sofern als Medium Wasser verwendet wird, arbeitet der Mantelraum als in sich abgeschlossener Naturumlauf-Dampferzeuger mit integriertem Dampfkreislauf. Er benötigt im Betrieb keine weiteren verfahrenstechnischen Verbindungen mit der Umgebung und keine weiteren externen Aggregate, insbesondere keine Verbindung zu einem externen Dampferzeuger, keine Wasseraufbereitung und keine Wasserbehandlung. Er ist hinsichtlich der Investitions- und Betriebskosten erheblich günstiger. Gleiches gilt analog bei der Verwendung handelsüblicher Kältemittel oder anderer Substanzen, die die Phase wechseln. Es ist lediglich ein Sicherheitsventil erforderlich, das den Mantelraum gegen Überdruck absichert.
Die Anordnung der Beheizung im unteren Teil des Mantels und in Form von Rauchrohren oder eines externen Wärmeübertragers ermöglicht, auch bei kleinen Leistungen eine Feststofffeuerung zur Beheizung einzusetzen, ohne dass sich der Wärmeübertrager durch die Staubbeladung im Rauchgas (Wärmezuführungsmedium) zusetzt.
Mobilität des Kontakttrockners
Der erfindungsgemäße Kontaktrockner wird vorteilhaft so gebaut, dass er sich in einem 20“ oder 40“-Container transportieren läßt. Er hat nur wenige und einfache Verbindungen nach aussen, so dass er auf einfache Weise an unterschiedliche Standorte verbracht und dort – auch nur kurzzeitig – eingesetzt werden kann, ohne dass dies einen negativen Einfluss auf die wirtschaftliche Rentabilität hat. Vorteilhaft wird der 20“ oder 40“-Container so ausgeführt, dass er nach dem Aufstellen des Kontakttrockners als Gehäuse dient und z. B. einen Wetterschutz darstellt; gleiches gilt für eine mögliche Schalldämmung. Auf ein baurechtlich genehmigungspflichtiges Gebäude kann dann verzichtet werden, was den Einsatz flexibilisiert.
Sofern eine höhere Leistung benötigt wird, als ein einzelner Trockner bereitstellen kann, werden in Modulbauweise mehrere Trockner in Containerbauweise aufgestellt und seriell und / oder parallel betrieben.
Besonders vorteilhaft wird dies, wenn auch die Beheizung der Trockner in Containerbauweise ausgeführt ist, wie dies beispielsweise in der parallelen, von der Anmelderin am gleichen Tag eingereichten Anmeldung offenbart ist.
Dieser grundsätzliche Aufbau von einen Mantelraum bildender Umhüllung mit zumindest zwei Trocknungsrohren und eventuell einem oder mehreren Heizrohren und mit einem Heizmedium im Innern des Mantelraumes hat den Vorteil, dass das zu trocknende Gut von dem Heizmedium physisch getrennt ist, so dass eine Reinigung von mit dem Heizmedium mitgerissenen Teilen des zu trocknenden Gutes, wie das beim Stand der Technik der Fall ist, entfällt. Damit ist ein einfacher Aufbau gegeben. Da das Heizmedium in direktem Kontakt mit den Heizrohren mit Wärmeenergiezufuhr versorgt werden kann und im Trocknungsbereich diese Energie in Form von Wärme direkt an die Trocknungsrohre abgeben und von dort diese Wärmeenergie zum Zwecke des Trocknens an das im Innern des Trocknungsrohres geförderten zu trocknenden feuchten Gutes zugeführt werden kann, ergibt sich eine effektive energetische Bilanz dieses zweigeteilten Kontakttrockners, bei welchem der Trocknungsbereich und der Heizbereich über das Heizmedium miteinander gekoppelt sind, so dass die Zufuhr von Heizmedium aus dem Heizbereich in den Trockenbereich und die Rückführung des Heizmediums aus dem Trockenbereich in den Heizbereich in einfachster Art und Weise realisiert werden kann, weil dazu keine zwingend notwendigen Einbauten innerhalb des Kontakttrockners erforderlich sind.
Es ist natürlich genauso möglich, den Mantelraum des Trockners zwar mit einem Beheizungsbereich zu versehen, die Regelung der Leistung aber durch externe Anschlüsse zu regeln, beispielsweise die Druckhaltung durch Zugabe oder Abzug von Dampf und den Wasserstand durch Nachspeisung oder Abzug von Kondensat.
Verkleinerung der Baugröße, Vereinfachung des Aufbaus
Durch die Vielzahl an vorzugsweise parallel einbaubaren Trocknungsrohren kann erfindungsgemäß genügend Heizfläche zur Verfügung gestellt werden, so dass die problematische Beheizung der Schneckenwendel entfallen kann. In der Folge kann die Schneckenwendel auch durch eine seelenlose Wendel oder ein beliebiges, anderes Förderorgan wie z. B. einen Kolben, eine Kettenförderung, Einfach- oder Doppelschnecken mit gleicher oder variabler Steigung und Wendelhöhe ersetzt werden. Mit dieser Maßnahme werden die Kosten für die Herstellung des Trockners erheblich reduziert. Weiterhin wird vorteilhaft die störende Kopplung zwischen der Drehung einer beheizten Schnecke und der dabei sich ergebenden Heizleistung beseitigt. Die Fördereinrichtung kann somit mit beliebiger Geschwindigkeit betrieben werden, wodurch sich die Verweilzeit des zu trocknenden Gutes im Trockner beliebig einstellen lässt. Es können auch mehrere Kontakttrockner hintereinander oder parallel geschaltet werden, sofern dies für die Trocknung des zu trocknenden Gutes vorteilhaft ist. In gleicher Weise lässt sich die Beheizung durch Rauchgas oder ein anderes Wärmezuführungsmedium sequentiell oder parallel führen.
Anstelle der Verwendung eines aktiven Förderorgans kann der Mantel erfindungsgemäß auch geneigt oder vertikal aufgestellt werden, sofern sich das zu trocknende Gut auch allein durch die Schwerkraft oder beispielsweise durch einen Vibration des gesamten Trockners fördern lässt.
Brüden und Behandlung der Brüden
Diese Art der Trocknung vermeidet jegliche Aufheizung von Transportluft für die Brüden (Mischung aus mit dem zu trocknenden Gut in Kontakt kommender Luft und austretendem Dampf) und erlaubt die vollständige Nutzung der zugeführten Wärme zur Verdampfung des Wassers oder der Flüssigkeit, die ausgetrieben werden soll.
Beim Bandtrockner wird Luft zum Transport der Wärme an das zu trocknende Gut benötigt und befindet sich mit dem Gut und dem austretenden Dampf in direktem Kontakt. Es mischt sich mit dem Dampf und stellt so eine sehr große Menge an mit Staub und geruchsintensiven Stoffen beladenem Gas dar. Bei der erfindungsgemäßen Bauform des Kontakttrockners ist keinerlei Luft erforderlich. Die Menge der Brüden lässt sich so bis hinab zu der Menge an Dampf reduzieren, der bei der Trocknung ausdampft.
An zumindest einem Endbereich des Mantelraumes ist beim Durchtritt der Trocknungsrohre durch den Mantel vorzugsweise eine Saugeinrichtung vorgesehen, mittels welcher bei der Trocknung mitgerissener Staub und ausgetriebene Brüden, d.h. die ausgetriebene Flüssigkeit als Gas (also beispielsweise als Wasserdampf, auch mit Luft vermischt und auch, zum Teil übel riechende, organische Bestandteile enthaltend) absaugbar sind und nicht in die Umgebung gelangen.
Sofern die ausgetriebenen Brüden nicht zu sehr mit Luft oder anderen Intergasen verdünnt sind, lässt sich die aufgenommene Verdampfungswärme durch Abkühlung in einem Wärmeübertrager mit Kondensation auf hohem Temperaturniveau zurückgewinnen. Vorteilhaft enthalten die Brüden mehr als 20% Dampfanteil, idealerweise mehr als 50%.
Verwendet man die technische bekannte Brüdenkompression, so kann man den Trockner vorteilhaft auch mit der Abwärme der Brüden beheizen, indem man die Brüden nach der Kompression bei höherer Temperatur kondensiert. In diesem Falle benötigt man lediglich die mechanische Energie zum Betrieb des Kompressors.
Behandlung von Geruchsstoffen in den Brüden
Bei vielen Trocknungsvorgängen entstehen geruchsintensive Brüden, wie z. B. bei der Trocknung von Klärschlamm, von Gärresten, aber auch bei einer Vielzahl von weiteren Naturprodukten, wie z. B. bei der Trocknung von Gras. Beim Stand der Technik scheitert eine großflächige Verbreitung von Trockner in fast allen Fällen an den aufwändigen und teuren Biofiltern, die zur Abtrennung der geruchsintensiven organischen Substanzen erforderlich ist. Oftmals fehlt es auch schon allein am Bauraum oder freier Grundfläche für diese großvolumigen Filter. Dies ist z. B. bei zahlreichen Kläranlagen der Fall, die durch die fortschreitende Technik und den Zubau einer Vielzahl von neuen Reinigungs- und Aufbereitungsstufen für Abwasser und Klärschlamm mittlerweile platzmäßig sehr eingeschränkt sind.
Die Brüden sind bei diesen erfindungsgemäßen Verfahren nicht mit Luft oder anderen inerten Gasen verdünnt. Sie können daher ohne voluminöse Filtersysteme in kleinen Filtern leicht von den organischen Substanzen gereinigt werden. Die organischen Substanzen können vor der Reinigung auch weiter aufkonzentriert werden, sofern eine Brüdenkondensation erfolgt. Die Baugröße des Filters wird dadurch weiter verkleinert.
Kombination mit einer Feuerung
Alternativ bietet sich erfindungsgemäß auch an, die Brüden in einer mit dem Trockner verbundenen Feuerung zu nutzen. Diese Nutzung verbietet sich bei vielen Trocknern, da die Luftmenge, die die Brüden verdünnt, erheblich größer ist als die für eine Verbrennung erforderliche Luftmenge. Die Führung eines Feuers ist dann nicht mehr möglich.
Sofern der erfindungsgemäße Trockner durch eine Verbrennung beheizt wird, können die bei der Trocknung entstehenden Brüden erfindungsgemäß direkt der Verbrennung zugeführt werden. Die organischen Bestandteile werden durch die Verbrennung direkt verbrannt und zu Kohlendioxid und Wasserdampf umgewandelt. Sofern nach der Feuerung eine Staubabscheidung vorgesehen ist, können die bei der Trocknung mitgerissenen Partikel idealerweise gemeinsam mit der Asche des Brennstoffs aufgefangen und entsorgt werden, ohne als Schadstoff in die Atmosphäre zu gelangen.
Die Verwertung der Brüden in einer Feuerung ist eine einfache Möglichkeit, die störenden geruchsbeladenen organischen Substanzen und auch den Staub zu verbrennen. Dies verbietet sich meist bei Feuerungen mit Verbrennungsrost, da dann zumeist die Integration der Brüden in das Luftmanagement der Feuerung nicht mehr sinnvoll möglich ist, da die erforderlichen Verbrennungstemperaturen nicht mehr gewährleistet werden können. Vorzugsweise werden die Brüden als Sekundärluft bei einer Wirbelschichtfeuerung verwendet, die grundsätzlich aus einer Vorverbrennung in der Wirbelschicht und einer Nachverbrennung oberhalb der Wirbelschicht (verfahrenstechnisch nach der Wirbelschicht) besteht; die Wirbelschichtfeuerung arbeitet in diesem Bereich ohne Luftüberschuß, so dass die Integration unter Aufrechterhaltung der Verbrennungstemperaturen erfolgen kann. Diese Kombination mit einer Wirbelschichtfeuerung hat erfindungsgemäß den weiteren Vorteil, dass die Abwärme im Wärmeträgermedium (Rauchgas) nach dem Verlassen der Heizrohre des Trockners weitestgehend zur Vorwärmung der Verbrennungsluft genutzt werden kann, was sich bei einer Rostfeuerung verbietet. Der Wirkungsgrad wird bei einer Kombination von Trockner und Wirbelschichtfeuerung somit optimiert. Diese Kombination optimiert nicht nur den verfahrenstechnischen Wirkungsgrad. Sie vermeidet vorteilhaft auch den ansonsten aufwändigen und teuren Einsatz eines Biofilters. Die bei der Wirbelschichtfeuerung freiwerdende Wärme würde vorteilhaft zur Beheizung des Trockners eingesetzt. Insbesondere bei der Verwertung von Klärschlamm würden sich so optimale Synergien einstellen. Gleiches gilt, wenn vor dem Trockner noch eine Arbeitsmaschine eingesetzt wird, z. B. eine ORC-Anlage, ein Dampfkreislauf, ein Stirling-Motor oder auch eine indirekt beheizte Gasturbine.
Sofern die Feuerung als Vor- und Nachverbrennung mit zwischengeschalteter Heißgasentstaubung ausgebildet ist, würden die Brüden bevorzugt in der Vorverbrennung zugegeben werden.
Inhärenter Explosionsschutz bei staubförmigen Gütern Besonders vorteilhaft ist bei dieser Bauform, dass das zu trocknende Gut und das getrocknete Gut nicht mit sauerstoffhaltiger Luft in Berührung kommen müssen. Sofern das Produkt Staub bildet und ein Explosionsrisiko besteht, lässt sich dieses einfach durch eine Trocknung in einer luftfreien Atmosphäre vermeiden. Der Trockner eignet sich daher vorzugsweise besonders zur Trocknung von staubenden und explosiven Gütern.
Energie und Wirkungsgrad
Die zur thermischen Trocknung in den Kontakttrockner einbrachte Wärme wird, neben einem geringen Anteil zur Aufheizung des zu trocknenden Gutes auf die Trocknungstemperatur, ausschließlich zur Verdampfung der auszutreibenden Flüssigkeit verwendet. Der Wirkungsgrad des Trockners ist definiert als das Verhältnis von zur Verdampfung genutzter Wärme zu eingebrachter Wärme. Dieses Verhältnis ist beim erfindungsgemäßen Kontakttrockner wesentlich höher als bei Konvektionstrocknern und liegt sehr nahe an 100%. Auch gegenüber anderen Kontakttrocknern ergibt sich ein Wirkungsgradvorteil, da die der Umgebung ausgesetzte Oberfläche kleiner ist und damit die Wärmeverluste zurückgehen. In einem erfindungsgemäßen Kontakttrockner mit beispielsweise 35 Trocknungsrohren sinkt die die für die Wärmeverluste relevante Oberfläche von 35 × 0,2 m Umfang (traditioneller Kontakttrockner gemäß Stand der Technik) auf den Umfang des Mantels mit 2,2 m Durchmesser und damit, bei einer Länge von 8 m, die Gesamtoberfläche von 176 m² auf 55 m². In diesem Beispiel sind die rund 40 Heizrohre ebenfalls in den Mantel integriert; die Integration der Heizrohre in einen traditionellen Kontakttrockner nach Stand der Technik ist nicht möglich; die führt in der Konsequenz beim Stand der Technik zu weiterer Oberfläche mit Wärmeverlusten, beim externen Dampferzeuger und den verbindenden Rohrleitungen.
Nur ergänzend sei erwähnt, dass beim Stand der Technik auch 35 Antriebe erforderlich wären, wohingegen beim erfindungsgemäßen Kontakttrockner ein einziger Antrieb ausreicht. Dies ist hinsichtlich der Effizienz der Antriebsorgane (Elektromotoren, Frequenzumrichter) günstiger. Ebenso können erhebliche Investitionskosten vermieden werden.
Inertisierung des zu trocknenden Produktes
Es kann auch sein, dass das zu trocknende Gut über eine gewisse Zeit einer Mindesttemperatur ausgesetzt sein sollte, um entsprechende Effekte zu erzielen. Dies kann im erfindungsgemäßen Kontakttrockner durch die Einstellung der Trocknungstemperatur vorteilhaft realisiert werden. Der gewünschte Effekt kann beispielsweise eine Sterilisierung oder Pasteurisierung sein, aber auch eine gezielte Abtötung aller aktiven Bakterien.
Betrieb im mobilen Einsatz
Der Betrieb des Trockners ist auch in einem mobilen Einsatz möglich. Dies bietet sich insbesondere an, wenn Abwärme zur Verfügung steht, zum Beispiel von Antriebsmotoren von LKW oder Schiffen. In diesem Falle sind lediglich Schwallbremsen in der Wasserphase einzubauen, um ein Schwappen des Kondensates als Reaktion auf die Roll-, Gier- und Nickbewegungen des Transportmittels zu vermeiden.
Regelung des Kontakttrockners
Im Innern des Heizrohres wird ein Wärmezuführungsmedium durchgeleitet, welches über die Wandungen des Heizrohres dem im Mantelraum befindlichen Heizmedium Wärme zuführt, wobei das Heizmedium im Mantelraum das Heizrohr außen umgibt. Der Vorteil eines derartigen Aufbaus des erfindungsgemäßen Kontakttrockners besteht auch darin, dass über das durch die Heizrohre geleitete Wärmezuführungsmedium eine regelbare Menge an Wärmeenergie dem Heizmedium zuführbar ist, so dass der Trocknungsgrad des zu trocknenden feuchten Gutes in den Trocknungsrohren regelbar beeinflussbar ist. Vorzugsweise sind in dem Mantelraum mehrere Trocknungsrohre und auch mehrere Heizrohre vorgesehen. Die Trocknungsrohre sind in einem solchen Fall im Mantelraum bereichsweise, d.h. im Trocknungsbereich des Mantelraumes, als Rohrbatterien angeordnet. Dies trifft gleichermaßen auch für die Anordnung von mehreren Heizrohren zu, welche im Heizbereich des Mantelraumes vorzugsweise ebenfalls in der Art von einer Rohrbatterie vorgesehen sind.
Die Regelung eines derartigen Kontakttrockners kann erfindungsgemäß mithilfe einer Regelung des Dampfdrucks im Mantelraum erfolgen. Sofern der Energieeintrag ins Heizmedium im Mantelraum direkt mit Rauchgas erfolgt, würde die Leistung des Aggregats, das die Wärme bereitstellt, so geregelt werden, dass der Druck im Mantelraum konstant ist.
Die Regelung der Trocknungstemperatur kann erfindungsgemäß über die Taupunkttemperatur geregelt werden. Die Taupunkttemperatur kann auf einfache Weise gemessen werden. Zur Einstellung werden die Trocknungsrohre neben dem zu trocknenden Gut mit einer höheren oder niedrigeren Luftmenge (aus der Umgebung) beaufschlagt. Die Brüden (Mischung aus der Umgebungsluft und dem Dampf) würden in diesem Falle bevorzugt abgesaugt, um nach außen staub- und geruchsfrei zu arbeiten. Sofern die Temperatur über dem Umgebungsdruck liegen soll, wird erfindungsgemäß keine weitere Luftmenge aufgegeben, sondern die Abströmung des dann fast reinen Dampfes über eine Drossel geführt. In der Drossel wird der Druck einstellbar verringert. Alternativ kann dieses Prinzip auch auf eine Trocknung im Unterdruck (ohne oder mit wenig Umgebungsluft) angewendet werden, wobei die Brüden oder der Dampf dann nach dem Austritt aus dem Trockner verdichtet werden muss. Der thermodynamische Wirkungsgrad des Trockners steigt in diesem Fall an. Dieser Effekt ist gegen den zusätzlichen elektrischen Eigenbedarf des Verdichters abzuwägen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind Drucksensoren an die Trocknungsrohre angeschlossen, mittels welcher in ihnen herrschende Drücke als Drucksignale einer Steuereinrichtung zuführbar sind, auf Basis welcher dann den Heizrohren eine den Druckwerten entsprechende Wärmeenergie derart zuführbar ist, dass die Trocknungstemperatur in den Trocknungsrohren druckabhängig regelbar ist. Der Grad der Trocknung des feuchten Gutes in den Trocknungsrohren oder mit dem Kontakttrockner bestimmt sich durch die anvisierte Verwendung des getrockneten Gutes. In einigen Anwendungsfällen wird eine etwas höhere Restfeuchte von Bedeutung sein, während für gewisse Anwendungen auch ein relativ hoher Trocknungsgrad angestrebt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Trocknen eines feuchten Gutes, insbesondere Biomasse, bereitgestellt, welches mit einem Kontakttrockner der zuvor beschriebenen Art betrieben wird. Dabei wird das zu trocknende Gut durch ein oder mehrere in einem axial sich erstreckenden Mantelraum koaxial zum Mantelraum verlaufende Trocknungsrohre gleichsinnig hindurchgeführt, währenddessen ein in dem Mantelraum in dessen Heizbereich befindliches Heizmedium, welches – sofern vorhanden – zumindest ein Heizrohr umgibt, über welches Wärmeenergie dem Heizmedium zugeführt wird, wobei das Heizmedium an die Trocknungsrohre im Trockenbereich des Mantelraumes geführt wird, in deren Innern das zu trocknende feuchte Gut getrocknet wird. Ein vorzugsweiser Verfahrensschritt für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Erfassung des im Innern der Trocknungsrohre herrschenden Druckes mittels eines Drucksensors, wobei das vom Drucksensor erzeugte Drucksignal einer Steuereinrichtung zugeführt wird, auf Basis dessen der Trocknungsvorgang gesteuert oder geregelt wird. Damit lässt sich vorteilhaft auch eine Temperatur einstellen, bei der organisch belastete Güter wie z. B. Klärschlamm hygienisiert werden; bei Klärschlamm liegt die minimale Temperatur zur Hygienisierung bei 70 °C.
Es ist jedoch gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch möglich, dass der Druck auf Basis von Heizmediumtemperatur und/oder Fördergeschwindigkeit des Gutes in den Trocknungsrohren gesteuert oder geregelt wird. Sofern der zur Trocknung nötige energetische Aufwand nicht gesteigert werden soll, ein höherer Trocknungsgrad des zu trocknenden feuchten Gutes aber erreicht werden soll, kann über eine Verringerung der Fördergeschwindigkeit des zu trocknenden Gutes durch die Trocknungsrohre ein solch höherer Trocknungsgrad erreicht werden.
Beim Kontakttrockner können – im Vergleich zu einen Konvektionstrockner – eine Vielzahl von Antrieben und Steuereinheiten entfallen, wie z. B. die Gebläse für die Trocknungsluft, die Bandsteuerung, der Bandantrieb, etc.
Ein- und Austrag des zu trocknenden Gutes mittels einer seelenlosen Schnecke Die Nutzung einer seelenlosen Schnecke als Förderorgan erlaubt es bei rieselfähigen Gütern, die Zuführung des zu trocknenden Gutes in die Trocknungsrohre einfach zu gestalten, indem die Schnecken im Aufgabebereich überschüttet werden. Eine Überfüllung des Trockners lässt sich einfach durch eine Änderung der Steigung oder ein Kernrohr im Eintragsbereich vermeiden. Bevorzugt werden die Schnecken versetzt und pärchenweise angeordnet. Der Eintrag in die einzelnen Pärchen erfolgt bevorzugt treppen- oder stufenartig aus einer gemeinsamen Vorlage. Diese Vorlage kann zur Vermeidung von Brückenbildung aus geneigten Wänden bestehen und / oder mit einer Auflockerungsvorrichtung versehen sein, wie es z. B. ein Rüttelantrieb, eine oder mehrere Druckluftdüsen oder auch eine Spindel darstellt.
Die seelenlosen Schnecken werden bevorzugt von der Austragsseite aus angetrieben, so dass die Schneckenwendeln auf Zug beansprucht sind, nicht auf Druck.
Bei pastösen oder klebrigen Gütern wie z. B. Klärschlamm oder Gärresten könnte der Eintrag auch direkt über Pumpen und Drosseln erfolgen, ggf. mit automatisch gesteuerten Ventilen.
Vorzugsweise ist die Fördereinrichtung im Innern der Trocknungsrohre zum Transport des zu trocknenden Gutes als seelenlose Schnecke ausgebildet, welche vorzugsweise auf Zug belastbar ist.
Sofern das zu trocknende Gut relativ schnell durch den Trockner gefördert werden soll oder das Gut ungewöhnlich abrasiv ist, können die Trocknungsrohre auf der Innenseite mit einem Schleißschutz versehen werden.
Modularer Aufbau
Die bevorzugte oder optimale Größe passt gut zu einer Modulbauweise in 20 oder 40 ft-Containern, so dass die Anlagen modular nutzbar sind, insbesondere auch an unterschiedlichen Einsatzorten genutzt werden können.
Ausführungsbeispiele
Weitere Vorteile und konkrete Ausgestaltungen der Erfindung werden nun anhand eines Ausführungsbeispiels detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnung gezeigt. Dabei zeigt:
1: eine erste Ausbildung des erfindungsgemäßen Kontakttrockners,
2: eine zweite Ausführung des erfindungsgemäßen Kontakttrockners,
3: ein schematischer Aufbau eines Vorlagebehälters für einen erfindungsgemäßen Kontakttrockner,
4: eine Draufsicht des Vorlagebehälters aus 3,
5: eine Vorderansicht des Vorlagebehälters aus 3 und
6: eine schematische Darstellung einer als Schneckenwendel mit Kernrohr ausgebildeten Födereinrichtung
1 zeigt die erste erfindungsgemäße Ausführung eines Kontakttrockners (1) als Naturumlauf-Dampferzeuger mit integriertem Kondensator zur thermischen Trocknung eines zu trocknenden Gutes (2) mit Hilfe eines verdampfenden Heizmediums (3).
Die räumliche Ausdehnung des Kontakttrockners wird durch das Mantelrohr (6) sowie die beiden Endbereiche (7, 8) definiert. Das Mantelrohr (6) ist so ausgelegt, dass Drücke bis zu 40 bar (Temperaturen von ca. 250 °C) realisiert werden können, wobei der Druck durch die eingebrachte Heizleistung in das Heizmedium (3) bestimmt wird. Die Länge des Mantelrohres (6) ist variabel und kann erfindungsgemäß konstruktiv an den Wärmebedarf für die die Trocknung beziehungsweise die erforderliche Fläche angepasst werden Die Endbereiche (7, 8) sind zumindest im Trocknungsbereich (4) konstruktiv einfach durch Lochplatten herstellbar.
Im oberen Bereich des Mantelrohrs (6) befindet sich der Trocknungsbereich (4), der die Trocknungsrohre (9) umfasst. In letzteren liegen die Förderorgane (10) – hier als Förderspiralen ausgeführt – sowie das durch diese geförderte zu trocknende Gut (2). Die Trocknungsrohre (9) verlaufen vom eintragsseitigen Endbereich (7) zum austragseitigen Endbereich (8) koaxial zum Mantelrohr (6), sind physisch voneinander getrennt und durchstoßen beide Endbereiche (7, 8). In ihnen wird das zu trocknenden Gut (2) mittels Förderorgane (10) durch den Kontakttrockner (1) befördert und durch Wärmeeintrag getrocknet. Das getrocknete Gut (11) verlässt den Kontakttrockner (1) am austragseitigen Endbereich (8) mit einem definierten Restwassergehalt. Der Restwassergehalt kann erfindungsgemäß über die Trocknungstemperatur sowie die Fördergeschwindigkeit geregelt werden.
Im unteren Bereich des Mantelrohrs (6) ist der Heizbereich (5) angeordnet, der eine definierte Anzahl an Heizrohren (12) beinhaltet. Die Heizrohre (12) verlaufen vom eintragsseitigen Endbereich (7) zum austragseitigen Endbereich (8) koaxial zum Mantelrohr (6), durchstoßen beide Endbereiche (7, 8) und sind von einem heißen Wärmezuführungsmedium (13) durchströmt. Die im heißen Wärmezuführungsmedium (13) enthaltene Wärme wird während der Durchströmung an die Heizrohre (12) und durch diese an das Heizmedium (3) abgegeben. Das abgekühlte Wärmezuführungsmedium (14) verlässt austragseitig das Mantelrohr.
Die vom Heizmedium (3) aufgenommene Wärme führt zur Verdampfung des Heizmediums (3) im Heizbereich (5) bei konstanter Temperatur und konstantem Druck. Der entstehende Dampf steigt vom Heizbereich (5) zum Trocknungsbereich (4) auf und kondensiert dort bei gleichem Druck und gleicher Temperatur wie bei der Verdampfung an den Trocknungsrohren (9) unter Abgabe seiner latenten Wärme an die Trocknungsrohre (9) und das darin enthaltene zu trocknende Gut (2). Dadurch ist gewährleistet, dass die Trocknungsrohre (9) keinesfalls eine höhere Temperatur annehmen können als die dampfförmige Phase des Heizmediums (3) und damit auch das zu trocknende Gut (2) zu keinem Zeitpunkt einer heißeren Temperatur ausgesetzt sein kann als der Verdampfungstemperatur. Das Kondensat läuft an den Trocknungsrohren (9) hinab und tropft zurück in den Heizbereich (5) in dem es erneut verdampft wird. Dadurch ist ein geschlossener Naturumlauf gegeben, der einen Wärmetransport zwischen Heizbereich (5) und Trocknungsbereich (4) ohne weitere Aggregate oder Verbindungen mit der Umgebung gewährleistet.
Durch den thermischen Trocknungsvorgang wird dampfförmiges Wasser innerhalb der Trocknungsrohre (9) frei, das sich mit eventuell vorhandener Luft zu Brüden (15) mischt. Diese müssen aus den Trocknungsrohren (9) entfernt werden, um einen hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten. Dies wird durch eine Saugeinrichtung (16) realisiert, die an die Trocknungsrohre (9) beim Durchtritt des austragseitigen Endbereichs (8) angeschlossen ist. Als weiterer Vorteil ergibt sich durch den Abzug der Brüden (15) auch der Abzug von auftretendem Staub, der durch die Bewegung der Förderorgane (10) im zu trocknenden Gut (2) entsteht. Mit Hilfe der Luftzufuhr (19) und dem Regelventil (20) lässt sich der Luftanteil in den Brüden beliebig steuern. Damit lässt sich die Trocknungstemperatur frei regeln.
Sofern die Trocknung über atmosphärischem Druck erfolgt, wäre das Regelventil (20) am Austritt angeordnet und das Gebläse (16) am Eintritt der Trocknungsrohre (9).
Die Förderorgane (10) übernehmen zum Einen die Dosierung des zu trocknenden Guts (2) und regeln somit die Füllhöhe der Trocknungsrohre (9), zum Anderen definieren sie über die Fördergeschwindigkeit die Verweilzeit des zu trocknenden Guts (2) innerhalb des Trocknungsbereichs (4). Der Antrieb der Förderorgane (10) erfolgt austragseitig, so dass die Förderorgane (10) auf Zug beansprucht werden. Je nach Wassergehalt des zu trocknenden Gutes (2) und dem gewünschten Restwassergehalt im getrockneten Gut (11) kann die Verweilzeit erfindungsgemäß so angepasst werden, das dem zu trocknenden Gut (2) abhängig von der Trocknungstemperatur genug Wasser entzogen werden kann.
Die Versorgung des Trockners mit zu trocknendem Gut erfolgt durch Befüllung des Vorlagebehälters (21) bis oberhalb des Niveaus der obersten Trocknungsrohre (9) Die Dosierung selbst erfolgt mit Hilfe einer veränderlichen Geschwindigkeit der Förderorgane (10) und – damit einhergehend – einer unterschiedlichen geförderten Menge an zu trocknendem Gut. Zusätzlich lässt sich die Fördermenge dadurch regeln, dass die Steigung der Schneckenwendel des Förderorgans (10) veränderlich ist oder im Vorlagebehälter (21) der Querschnitt der Schneckenwendel teilweise versperrt wird, beispielsweise durch Kernrohre. Die Trocknungsrohre (9) werden hierzu versetzt und pärchenweise angeordnet, wobei die Pärchen treppen- oder stufenartig angeordnet sind.
Die konstruktiv aufwändige Einbringung von Wärme über die Förderorgane (10) kann aufgrund der ausreichenden Heizfläche entfallen und die Förderorgane (10) konstruktiv einfach als Schneckenwendel ausgeführt werden.
2 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführung eines Kontakttrockners (1) als Naturumlauf-Dampferzeuger mit externem Dampferzeuger zur thermischen Trocknung eines zu trocknenden Gutes (2) mit Hilfe eines verdampfenden Heizmediums (3). Während der Trocknungsbereich (4) identisch zu der in 1 dargestellten Ausführung des Kontakttrockners (1) ist und auch der Wärmetransport zwischen Heizbereich (5) und Trocknungsbereich (4) in gleicher Weise erfolgt, unterscheidet sich die in 2 dargestellte Ausführung des Kontakttrockners (1) in der Gestaltung und Positionierung des Heizbereichs (5).
Der Heizbereich (5) in 2 ist in diesem Fall nicht im Mantelrohr (6) enthalten, sondern unterhalb des Mantelrohrs (6) angeordnet und durch ein Steigrohr (17) sowie eine Fallrohr (18) mit dem Mantelrohr verbunden. Die Heizrohre (12) werden in dieser Ausführung vom heißen Wärmezuführungsmedium (13) umströmt und vom Heizmedium (3) durchströmt. Die Wärmeabgabe des heißen Wärmezuführungsmediums (13) führt zu einer Verdampfung des Heizmediums (3), welches dampfförmig im Steigrohr (17) nach oben steigt und so in das Mantelrohr (6) und zum Trocknungsbereich (4) gelangt. Im Trocknungsbereich erfolgt die Kondensation des Heizmediums (3) unter Abgabe der latenten Wärme an die Trocknungsrohre (9) und ein Rückfluss in den unteren Teil des Mantelrohrs (6). Von dort gelangt das Kondensat über das Fallrohr (18) zurück in den Heizbereich. Auch hier stellt sich ein geschlossener Naturumlauf ein. Sofern Fallrohr (18) und Steigrohr (17) getrennt sind, sind die Heizrohre (12) vorzugsweise leicht geneigt, und zwar zum Steigrohr (17) hin ansteigend. Wesentliche Vorteile ergeben sich hierbei dadurch, dass die für die Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Fläche auf Seite des Wärmezuführungsmediums (13) konstruktiv auf einfache Weise durch Rippen erheblich steigern lässt. Des Weiteren lässt sich die Baugröße durch Auslagerung des Heizbereichs (5) verringern und/oder gegebenenfalls die Anzahl an Trocknungsrohren (9) erhöhen.
Unabhängig von der Art der Ausführung können mehrere Kontakttrockner (1) parallel oder in Serie geschaltet werden, sofern es für die Trocknung vorteilhaft ist.
Die Regelung des Kontakttrockners (1) erfolgt mittels Regelung des Dampfdrucks im Mantelrohr (6) über die durch das Wärmezuführungsmedium (13) eingebrachte Wärmeleistung. Der Dampfdruck bestimmt die Temperatur an den Trocknungsrohren (9). Die Regelung der Trocknungstemperatur kann über den Abzug der Brüden (15) aus bzw. die Zufuhr von Luft (19) in die Trocknungsrohre (9) mittels des Regelventils (20) erfolgen.
Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen einen Vorlagebehälter eines erfindungsgemäßen Kontakttrockner aus verschiedenen Perspektiven. 6 ein Fördereinrichtung bzw. -organ (10) ausgeführt als Schneckenwendel mit Kernrohr (22).
Die Zuführung von zu trocknendem Gut (2) in den Vorlagebehälter (21) erfolgt durch eine vorgeschaltete Fördertechnik wie zum Beispiel Förderschnecken, -tellern, -bänder oder Feststoffpumpen. Der Vorlagebehälter (21) selbst wird bei vom Umgebungsdruck abweichenden Betriebsdrücken vorzugsweise gasdicht und druckfest ausgeführt, um beispielsweise den Abzug von Brüden und Geruchsstoffen gewährleisten zu können und den Eintrag von Falschluft zu minimieren. Die Wände des Vorlagebehälters (21) werden vorteilhaft geneigt und nach oben verjüngend ausgeführt, um einer Brückenbildung der Einsatzstoffe entgegenzuwirken. Zusätzlich können pneumatische Austraghilfen (z. B. Luft-/Gasdüsen), schwingende Austraghilfen (z. B. Vibratoren, Rüttler, Klopfer, Vibrationsroste), rotierende Austraghilfen (z. B. Räumarme, drehende Einbauten, Paddelwellen) oder auch Austragsgeräte (z. B. Austragschnecken) im oder am Vorlagebehälter (21) angebracht werden, um die vollständige Entleerung des Vorlagebehälters (21) zu gewährleisten. Das zu trocknende Gut (2) wird in den Vorlagebehälter (21) bis oberhalb des Niveaus der obersten Trocknungsrohre (9) gefüllt. Dies sorgt bei einsprechender gleichmäßiger und konstanter Füllhöhe zusätzlich für eine Abdichtung des Innenraums der Trocknungsrohre (9) gegen die Umgebung und vermindert so die Einbringung von zusätzlich aufzuheizender Falschluft in den Trocknungsbereich (4).
Innerhalb des Vorlagebehälters (21) liegen die Förderorgane (10) des Kontakttrockners (1) – hier als Schneckenwendel ausgeführt – offen und sind vom zu trocknenden Gut (2) überschüttet. Die Förderorgane (10) übernehmen zum Einen die Dosierung des zu trocknenden Guts (2) und regeln somit die Füllhöhe der Trocknungsrohre (9), zum Anderen definieren sie über die Fördergeschwindigkeit die Verweilzeit des zu trocknenden Guts (2) innerhalb des Trocknungsbereichs (4). Der Antrieb der Förderorgane (10) erfolgt austragseitig, so dass die Förderorgane (10) auf Zug beansprucht werden. Je nach Wassergehalt des zu trocknenden Gutes (2) und dem gewünschten Restwassergehalt im getrockneten Gut (11) kann die Verweilzeit erfindungsgemäß so angepasst werden, das dem zu trocknenden Gut (2) abhängig von der Trocknungstemperatur genug Wasser entzogen werden kann. Die Dosierung selbst erfolgt mit Hilfe einer veränderlichen Geschwindigkeit der Förderorgane (10) und – damit einhergehend – einer unterschiedlichen geförderten Menge an zu trocknendem Gut. Zusätzlich lässt sich die Fördermenge dadurch regeln, dass die Steigung der Schneckenwendel des Förderorgans (10) veränderlich ist oder im Vorlagebehälter (21) der Querschnitt der Schneckenwendel teilweise versperrt wird, beispielsweise durch Kernrohre (22). Das Kernrohr kann entweder fest mit der Schnecke verbunden sein oder an der rückwärtigen Wand befestigt sein oder an einer am Trocknungsrohr befestigten Abschlussplatte angebracht sein. Im ersten Fall würde sich das Kernrohr (22) mit der Schnecke drehen, in den beiden anderen Fällen dreht sich die Schnecke um das Kernrohr (22). Vorteilhaft ragt das Kernrohr (22) aus dem Vorlagebehälter (21) heraus und in den Einlauf (24) hinein.
Auf der Unterseite der Förderorgane (10) kann eine Begrenzung als Dosierhilfe (23) angeordnet sein. Die Dosierhilfe (23) kann beispielsweise als Schale, Gitterkorb oder Stäbe ausgebildet sein Die Dosierhilfen (23) sind vertikal in mehreren horizontalen Ebenen so angeordnet, dass zwischen ihnen im Wesentlichen kein Querschnitt verbleibt aus dem nicht ausgetragen wird (4). Lediglich bei rieselfähigen Gütern kann der Abstand größer gewählt werden, da das Gut von selbst in die unterhalb liegenden Förderorgane (10) fließt. Bei einem Trocknungsrohr (9) mit einem Außendurchmesser von zum Beispiel 168,3 mm und einer Wandstärke von 4 mm ergibt sich ein Förderquerschnitt (Innendurchmesser) von 160,3 mm. Ordnet man nun zwei Trocknungsrohre (9) in gleicher Ebene mit einem Mittelabstand von 320 mm an und darunter mittig ein weiteres, so wird aus dem kompletten Einfüllquerschnitt ausgetragen. Diese Anordnung aus mehreren horizontalen Ebenen wird als Stufe bezeichnet. Im Trockner können mehrere Stufen von Trocknungsrohren (9) angeordnet sein. Sofern das zu trocknende Gut (2) nicht rieselfähig ist, werden vorzugsweise Schalen als Dosierhilfen (23) angeordnet. Die Eintragsbereiche der verschiedenen Stufen sind in diesem Falle axial versetzt angeordnet.
Sollte es sich bei dem zu trocknenden Gut (2) um ein nicht rieselfähiges Gut (z. B. pastöse Güter wie Klärschlamm) handeln, kann statt der Dosierung über Kernrohre (22) und Schneckensteigung auch eine Dosierung über Verdrängerpumpen (z. B. Membranpumpen, Kolbenpumpen, Exzenterschneckenpumpen, Rotationskolbenpumpen oder Schlauchpumpen) erfolgen.
Das zu trocknende Gut (2) wird dosiert über einen Einlauf (24) in die Trocknungsrohre (9) eingebracht und anschließend wie oben beschrieben im Kontakttrockner (1) getrocknet. Am austragseitigen Ende (8) des Kontakttrockners überführen die Förderorgane (10) das getrocknete Gut (11) in einen Auslauf. Aus diesem fällt das getrocknete Gut (11) in einen Sammelbehälter. Dieser wird wie auch der Vorlagebehälter (21) vorzugsweise gasdicht und druckfest ausgeführt, um einen Abzug der Brüden und Geruchsstoffe gewährleisten zu können und bei vom Umgebungsdruck abweichenden Betriebsdrücken zu arbeiten.
Der gemeinsame Austrag des getrockneten Gutes (11) aus dem Sammelbehälter erfolgt mit Hilfe von Fördertechnik wie zum Beispiel Förderschnecken, -tellern, -bänder oder Feststoffpumpen.
Bezugszeichenliste

1: Kontakttrockner
2: Zu trocknendes Gut
3: Heizmedium
4: Trocknungsbereich
5: Heizbereich
6: Mantelrohr
7: Eintragsseitiger Endbereich
8: Austragseitiger Endbereich
9: Trocknungsrohr
10: Förderorgan
11: getrocknetes Gut
12: Heizrohr
13: Heißes Wärmezuführungsmedium
14: Abgekühltes Wärmezuführungsmedium
15: Brüden
16: Saugeinrichtung
17: Steigrohr
18: Fallrohr
19: Zuluft in die Trocknungsrohre
20: Regelventil für Zuluft in die Trocknungsrohre
21: Vorlagebehälter
22: Kernrohr
23: Dosierhilfe
24: Einlauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 8709563 U1 [0026]
DE 3911716 A1 [0027]
DE 427584 [0028]
DE 102014113307 A1 [0029]

Claims

Kontakttrockner zum Trocknen von feuchtem Gut, bestehend aus zumindest einem Trocknungsrohr, in welchem das zu trocknende Gut förderbar ist und auf dessen Außenseite sich in einem, das Trocknungsrohr zumindest partiell umgebenden Mantelraum ein Heizmedium befindet, dadurch gekennzeichnet, dass im Mantelraum zumindest ein weiteres Trocknungsrohr angeordnet ist und die zumindest zwei Trocknungsrohre derart ausgebildet sind, dass sich das zu trocknende Gut über zumindest einen Längsabschnitt der zumindest zwei Trocknungsrohre nicht mischen kann.
Kontakttrockner gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium ein Medium ist, welches im Betrieb bei Wärmezufuhr in eine zumindest teilweise gas- oder dampfförmige Phase wechselt und bei Wärmeabfuhr wieder zur flüssigen Phase kondensiert.
Kontakttrockner gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Mantelraum mindestens ein Heizrohr befindet, durch das dem Heizmedium Wärme zuführbar ist und das Heizrohr derart angeordnet ist, dass das Heizmedium das Heizrohr im Betrieb zumindest teilweise umgibt.
Kontakttrockner gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zumindest eine Heizrohr außerhalb des Mantelraums befindet und mit dem Mantelraum dergestalt verbunden ist, dass ein Heizbereich, in welchem das zumindest eine Heizrohre angeordnet ist, und ein Trocknungsbereich, in welchem die zumindest zwei Trocknungsrohre im Mantelraum angeordnet sind, einen gemeinsamen Druckbehälter darstellen.
Kontakttrockner gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsbereich derart oberhalb des Heizbereichs angeordnet ist, dass das Kondensat aus dem Trocknungsbereich schwerkraftgetrieben in den Heizbereich strömt.
Kontakttrockner gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit den zumindest zwei Trocknungsrohren eine Saugeinrichtung verbunden ist, mittels welcher Brüden absaugbar sind.
Kontakttrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Trocknungsrohre je eine Fördereinrichtung aufweisen, mit deren Hilfe das zu trocknende Gut förderbar ist.
Kontakttrockner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung als seelenlose Schnecke oder Förderteller ausgeführt ist.
Kontakttrockner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die seelenlose Schnecke im Betrieb auf Zug belastet ist.
Verfahren zum Trocknen eines feuchten Gutes, insbesondere Biomasse, mit einem Kontakttrockner gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zu trocknende Gut mehrere im axial sich erstreckenden Mantelraum parallel zueinander verlaufende Trocknungsrohre gleichsinnig durchläuft, währenddessen ein in dem Heizbereich befindliches Heizmedium mit Wärmeenergie beaufschlagt wird, und in den Trocknungsrohren im Mantelraum in dessen Trocknungsbereich geführt und in deren Inneren getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Mantelraum ein Druck zur Beheizung des Trockners aufgeprägt wird, der sich vom Umgebungsdruck unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den Trocknungsrohren des Trocknungsbereichs durch aktive Regelung ein vordefinierter Druck zur Trocknung aufgeprägt wird, der sich vom Umgebungsdruck unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die vordefinierte Trocknungstemperatur durch den Druck in den Trocknungsrohren eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsrohre des Trocknungsbereichs mit unterschiedlichen Temperaturniveaus beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Brüden des Trockners einer Feuerung zugeführt werden, durch die Wärme für den Trocknungsvorgang bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des zu trocknenden Gutes und / oder ein Teil des getrockneten Gutes der Feuerung zugeführt wird und somit Wärme zur Trocknung bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockner mit den komprimierten Brüden beheizt wird.