DE202010007475U1

DE202010007475U1 - Kombinierte Vorrichtung zur Trocknung von Schlämmen und anderen pastösen Materialien

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Publication number: DE202010007475U1
Application number: DE202010007475U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2020-06-02

Abstract

Kombinierte Vorrichtung zur Trocknung von Schlämmen und anderen, pastösen Materialien, bestehend aus einem Rillenwalzentrockner und einem nachgeschalteten Bandtrockner oder Trommeltrockner oder sonstigen Warmlufttrockner, dadurch gekennzeichnet dass, in 1 der Rillenwalzentrockner (1) in ein isoliertes Gehäuse (5) eingebaut ist und einer oder mehreren Prallstahltrocknungselementen (Röhren mit Düsen) (2) zur zusätzlichen Warmlufttrocknung der in den Rillen von drei Seiten durch Kontakttrocknung getrockneten pastösen Masse ausgerüstet ist.

Description

Schlämme und andere pastöse Trocknungsgüter müssen vor der Warmlufttrocknung durch geeignete Granuliereinrichtungen in ein durchströmbares Haufwerk übergeführt werden, damit die Trocknung gleichmäßig verläuft. Dies geschieht oftmals über Schwenk- oder Schneckenpressen oder durch Pressen durch Flach- oder Bogensiebvorrichtungen (Schaufel-, Leisten- und Rollverformer) (Schilp R: Zur Technologie der Pastengranulation, Chem.-Ing. Techn. 49 (1977), Nr. 5, S. 374–80). Bei sogenannten thixotropen Produkten beginnt das Material unter Wärmeeinfluss zu fließen, so dass sich das Haufwerk verdichtet und unter Umständen verklebt und es in der Folge zu einer ungleichmäßigen Trocknung kommt. Außerdem erhöht sich der Strömungswiderstand des zusammensackenden Haufwerkes, was die Schütthöhe z. B. auf dem Warmluft-Bandtrockner begrenzt. Es bietet sich deshalb an, vor der Warmlufttrocknung durch ein geeignetes Trocknungsverfahren die Form des Materials zu stabilisieren. Die Fa. ELA wendet hierbei ebenfalls einen Bandtrockner an, auf den mittels Granulator parallele Stange des Materials aufgegeben werden und die Form so nach dieser Vortrocknung stabilisiert wird. Es muss jedoch dazu ein zusätzlicher Bandtrockner vor den eigentlichen Warmluft-Bandtrockner vorgeschaltet werden (ELA – Publikation im Internet: Trocknung thixotroper Produkte auf dem Bandtrockner). Die Stabilitätsgrenze liegt dabei bei rund 75% der Ausgangsfeuchte. Durch die Vortrocknung muss also ein Feuchtegehalt von weniger als 75% des ursprünglichen Feuchtegehaltes erreicht werden. Im Fall von Klärschlamm bedeutet dies einen Feuchtegehalt von 56% bei einem Anfangsfeuchtegehalt von 75% bezogen auf die Gesamtmasse.
In der Praxis der Bandtrocknung von Klärschlämmen zeigen sich beim Einsatz von Granulatoren mit Sieben immer wieder Probleme mit Haaren oder Borsten, welche die Lochung der Siebe verlegen und die Granulierung (Bildung von Endlos – „Spaghetti” oder „Würstchen”) behindern. Dies wird durch den Einsatz eines Rillenwalzentrockners mit Prallstrahltrocknungselementen verhindert.
Der Einsatz von Rillenwalzentrocknern zur Vortrocknung und Granulierung von pastösen Materialien ist seit langem bekannt. Hierbei wird auf eine zumeist dampfbeheizte Rillenwalze über eine Press- und eine nachfolgende Glättwalze die pastöse Masse aufgetragen und nach einer Trocknungszeit von 20 bis 60 Sekunden durch einen Kamm aus den Rillen abgeschabt und zur Nachtrocknungseinheit, üblicherweise ein Bandtrockner weitergeleitet (Kröll K.: Trockner und Trocknungsverfahren, Berlin 1959, S. 426–27). Das Material gibt bei der Vortrocknung bis zu 30% seiner Anfangsfeuchte ab und ist soweit stabilisiert, dass sich ein gut von Warmluft durchströmbares Haufwerk bilden kann. Die Rillen werden dabei rund 8 mm tief und in einer Teilung von 6 bis 10 mm angebracht (Kassatkin A G: Chemische Verfahrenstechnik, Band II, Leipzig 1961, S. 99–100). Je schneller das Material trocknet, desto größer kann der Querschnitt der Rillen gewählt werden. Kneule gibt für Rillenwalztrockner der Fa. Krauss-Maffei Imperial an, dass bei einem Rillenquerschnitt von 8 × 8 mm und keilförmige Zwischenstegen bis zu 90 kg Wasser/(m²·h) verdunstet werden können und der Energieverbrauch hierbei ei 1,2 bis 1,6 kg Dampf/kg verdunstete Wasser liegt (Kneule F: Das Trocknen, Aarau 1959, S. 235). Rechnet man mit einer Stegbreite von 2 mm, so kann die Oberfläche durch der Rillen rund 240% der Oberflächen einer rillelosen Glattwalze betragen, was den Vorteil der Rillen klar demonstriert.
Die Erfindung beruht darauf, dass über eine spezielle Kombination von Rillenwalzentrockner mit zusätzlicher Prallstrahltrocknungsvorrichtung in einer Einhausung und einem nachgeschalteten Warmlufttrockner (z. B. Band- oder Trommeltrockner) hinsichtlich Investitionskosten und Energieverbrauch die Trocknung von Schlämmen und anderen pastösen Materialien vergleichmäßigt und der Durchsatz erhöht wird. Außerdem wird die Granulierung nicht durch Haare oder Borsten wie im Fall von Siebgranulatoren behindert. Schließlich kann Abwärme in Form von Abdampf z. B. von Kraftwerken für die Kontakttrocknung als Vortrocknung effektiver als bei einer Warmlufttrocknung Verwendung finden.
Hierbei ergeben sich folgende Vorteile:
Durch Einsatz des Rillenwalzentrockners in 1 (1) mit einer oder mehreren über dem Walzenumfang angeordneten Prallstrahltrocknungselementen (2) – die über einen Zuluftventilator (3) und einen Wärmetauscher (4) mit warmen Luft versorgt werden – wird das pastöse Material vorgetrocknet und stabilisiert. Die Vortrocknung erfolgt dabei an drei Seiten über Kontakttrocknung in den Rillen des Walzentrockners und auf der vierten Seite durch einen oder mehrere intensive Warmluftstrahlen. Deshalb ist der Rillenwalzentrockner in einem dichten Gehäuse (5) eingehaust und über einen Zusatzventilator (6) werden die Brüden aus dem Gehäuse des Trockners abgesaugt. Die Materialaufgabe erfolgt über einen Trichter (7), einer Anpress- (8) und einer Glättungswalze (9), die neben der Rillenwalze ebenfalls mit Dampf oder einem anderem Wärmeträger geheizt werden. Ein verstellbares und z. B. mit Federdruck angesetztes Schabemesser (10) entfernt das vorgetrocknete Material aus den Rillen des Walzentrockners. Das getrocknete Material fällt in eine Austrageschnecke (11) oder ein anderes Austrageförderorgan, das schließlich das Trockengut zur zweiten Trocknungsstufe weiterleitet
Durch den Einsatz der Prallstrahltrocknungselemente (2) wird eine gleichmäßigere und schnellere Vortrocknung gegenüber der reinen Rillenwalzentrocknung erreicht. Die Prallstrahlluft dient gleichzeitig zur Abfuhr des Wasserdampfes oder sonstigen Löungsmittels aus der Kontakt- und Warmlufttrocknung. Die Oberfläche der Rillenwalze wird mit Teflon oder einer mit einer Beschichtung mit beigemischten Keramikpartikeln zur Verminderung des Anklebens der pastösen Masse und des Verschleißes. Die Rillenwalze kann jedoch auch insbesondere bei stark schleißenden Schlämmen mit hohem Mineralanteil aus besonders verschleißfestem Stahl ausgeführt werden, um die Standzeiten zu erhöhen.
Durch den Einsatz des Rillenwalzentrockners mit Prallstrahlvorrichtung zur Warmlufttrocknung wird eine effektive, gleichmäßige Vortrocknung mit niedrigem Energieverbrauch erzielt und gleichzeitig für einen effektiven Abtransport der Brüden gesorgt. Außerdem wird das zunächst pastöse, klebrige Material in eine feste Struktur überführt, die eine Förderung im Trommeltrockner und ein Durchströmen im Bett eines Bandtrockners erlaubt ohne durch Anklebung oder Zusammensacken des Haufwerkes die Nachtrocknung zu verschlechtern oder gar unmöglich zu machen. Bei der Anwendung eines Bandtrockners in 2 (15) wird z. B. mit einer wechselseitigen Durchströmung des Materials auf dem Band gearbeitet, wobei jede Trocknungszone mit einem eigenen Ventilator (2, 12) und einem eigenen Heizregister (2, 13) ausgerüstet ist und die Zonen mit einer Zellenradschleuse (2, 14) zur Vermeidung von Kurzschlussluftströmungen getrennt werden. Außerdem erfolgt die Trocknung schonend ohne weitere Produktwendung. Die Rillen auf der Rillenwalze (3) können entweder bogenförmig (3, 16) zur leichteren Reinigung oder trapezförmig (3, 17) für eine größere Wärmeübertragungsfläche in die Walze eingedreht werden.
Insgesamt kommt es durch diese Anordnung von zwei Trocknerbauarten und Trocknungssystemen zu einer Durchsatzsteigerung und zu einer Verringerung des Energieverbrauches pro kg verdunstetes Wasser. Auch kann der Rillenwalzentrockner mit Prallstrahltrocknungselementen vorhandenen Trocknern zur Leistungssteigerung vorgeschaltet werden.

Claims

Kombinierte Vorrichtung zur Trocknung von Schlämmen und anderen, pastösen Materialien, bestehend aus einem Rillenwalzentrockner und einem nachgeschalteten Bandtrockner oder Trommeltrockner oder sonstigen Warmlufttrockner, dadurch gekennzeichnet dass, in 1 der Rillenwalzentrockner (1) in ein isoliertes Gehäuse (5) eingebaut ist und einer oder mehreren Prallstahltrocknungselementen (Röhren mit Düsen) (2) zur zusätzlichen Warmlufttrocknung der in den Rillen von drei Seiten durch Kontakttrocknung getrockneten pastösen Masse ausgerüstet ist.
Kombinierte Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillenwalze an seiner Produkt berührenden Oberfläche mit Teflon und/oder einer mit Keramikpartikeln aufgebauten Beschichtung versehen ist oder aus speziellem, verschleißfesten Stahl gefertigt ist
Kombinierte Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen der Rillenwalze entweder bogenförmig (leichter zu reinigen) (3, 16) oder trapezförmig (größere Wärmeübertragungsfläche) (3, 17) ausgedreht werden
Kombinierte Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Kontakttrocknung entstehenden Brüden durch einen Abzugsventilator (6) gezielt zur Steigerung der Trocknungsleistung abgeführt werden, so dass im Bereich des Rillenwalzentrockners ein Unterdruck entsteht und die u. U. stark riechenden Brüden (z. B. aus Klärschlammtrocknung) einer Desodorierungs- bzw. Verbrennungseinrichtung mit Wärmerückgewinnung zugeführt werden können. Dadurch entsteht keine Geruchsbelästigung der Umgebung.
Kombinierte Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Nachtrockner ein ein- oder mehrstufiger Einbandtrockner oder ein Mehrbandtrockner mit übereinander angeordneten Bändern oder ein Trommeltrockner eingesetzt wird oder ein sonstiger Warmlufttrockner nach dem Durchström- oder Überstromprinzip arbeitend zum Einsatz kommt.
Kombinierte Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall der Anwendung z. B. eines Bandtrockners (2, 15) als Nachtrockner das Material auf dem luftdurchlässigen Band wechselseitig von Warmluft durchströmt wird und die räumlich voneinander getrennten Zonen mit unterschiedlicher Durchströmungsrichtung (mit je einem Ventilator (12) und einem Heizregister (13) durch eine produktfördernde oder höhenverstellbare, nur die Produktoberfläche berührende, rotierende Zellenradschleuse (14) mit mehreren Kammern voneinander abgedichtet sind.
Kombinierte Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl für den Rillenwalzentrockner als auch für den nachgeschalteten Warmlufttrockner Abdampf aus einem Kraftwerk mit geringem Druck zur Lufterwärmung über ein Dampfheizregister mit u. U. vorgeschaltetem Kondensatheizregister eingesetzt werden können und hierdurch die Abwärme sinnvoll und effizient genutzt wird.