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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von partikelförmigem Schüttgut, wobei das partikelförmige Schüttgut insbesondere Zuckerrübenschnitzel sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Das Trocknen von feuchtem partikelförmigem Schüttgut durch Inkontaktbringen des partikelförmigen Materials mit supererhitztem Dampf unter nicht-oxidierenden Bedingungen zum Verdampfen von in dem Material enthaltener Flüssigkeit ist seit den frühen 1980er Jahren bekannt. Einige Druckschriften, die die damit verbundene Technik beschreiben, sind:
AT 345769 B ,
EP 0 268 819 ,
EP 0 955 511 A2 ,
EP 1 044 044 A1 ,
EP 1 070 223 A1 ,
EP 1 956 326 B1 ,
EP 2 457 649 A1 ,
US 4 602 438 ,
US 4 813 155 ,
US 5 357 686 A ,
US 6 154 979 A ,
US 6 266 895 A1 ,
US 6 438 863 B1 ,
US 6 966 466 B2 ,
US 7 578 073 B2 ,
WO 2010/139331 A2 .
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Eine frühe Offenbarung der oben erwähnten Dampftrocknungstechnologien ist die
EP 0 058 651 A1 , die ein Verfahren zum Herstellen von Viehfutter aus diversen Agrarprodukten, wie z. B. Rübenschnitzeln, Melasse, Zitrusfruchtschnitzeln und - schalen und diversen Fermentierungsprodukten betrifft.
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Eine weitere Offenbarung ist die
EP 0 153 704 A2 , die einen Prozess zum Entfernen von Flüssigkeit aus einem partikelförmigen festen Material lehrt, bei dem das Material eine Reihe von miteinander verbundenen Zellen durchläuft, und supererhitzter Dampf in die Zellen an ihren unteren Enden derart eingeleitet wird, dass eine Verwirbelungsbewegung entsteht, während die getrockneten Teilchen aus den Zellen heraus, in eine gemeinsame Transferzone hinein und schließlich in eine Austragszelle ohne Dampfzufuhr gehoben werden.
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Die vorveröffentlichte Druckschrift
WO 92/01200 offenbart eine Vorrichtung zum Trocknen eines feuchten partikelförmigen Materials, das eine ungleichmäßige Teilchengröße aufweist mittels supererhitztem Dampf. Die Vorrichtung umfasst einen zylindrischen Behälter und eine Anzahl paralleler, im Wesentlichen vertikaler Trocknungskammern, die in Ringform angeordnet sind. Die bevorzugte Ausführungsform weist 15 in Reihe geschaltete Trocknungskammern und eine Austragskammer auf, die sich zwischen der ersten und der letzten Trocknungskammer befindet.
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An der ersten Trocknungskammer nach dem Einlass hat das partikelförmige Material einen hohen Flüssigkeitsgehalt, während das partikelförmige Material an der letzten Trocknungskammer einen niedrigen Flüssigkeitsgehalt aufweist. Die Trocknungskammern sind dazu ausgelegt, eine Verwirbelungsbewegung des Stromes aus supererhitzdem Dampf hervorzurufen, um den Kontakt zwischen dem Dampf und dem partikelförmigen Material zu verbessern und zu bewirken, dass das partikelförmige Material einen kurzen und gleichförmigen Zeitraum innerhalb jeder der Trocknungskammern verbleibt. Die Trocknungskammern weisen jedoch alle eine im Wesentlichen gleichförmige Größe und Form auf und nehmen etwa die gleiche Menge von supererhitztem Dampf auf, obwohl es evident ist, dass das partikelförmige Material sich anders verhält, wenn es feucht ist und wenn es trocken ist. Insbesondere sind die feuchten Teilchen allgemein schwerer als die trockenen Teilchen und verursachen somit einen größeren Strömungswiderstand.
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Die Anmelderin hat festgestellt, dass sich das feuchte partikelförmige Material in der ersten Trocknungskammer anzusammelt, insbesondere die großen und schweren Teilchen. Partikelförmiges Material, das über einen längeren Zeitraum in der ersten Trocknungskammer verbleibt, kann möglicherweise die erste Trocknungskammer verstopfen und die Intensität der Verwirbelungsbewegung des Stromes aus supererhitzdem Dampf reduzieren. Frühere Technologien schlagen den Einbau von Mitteln zur Verlängerung der Verweilzeit des partikelförmigen Materials in einigen der Trocknungskammern sowie von Mitteln zum Verkürzen der Verweilzeit des partikelförmigen Materials in einigen der anderen Trocknungskammern vor. Jedoch können derartige Mittel den Strömungswiderstand erhöhen und eine Schwächung der Verwirbelungen des Stromes aus supererhitzdem Dampf riskieren, der aber notwendig ist, um eine effektive Trocknung des partikelförmigen Materials zu erreichen. Die Verwirbelungsbewegung erlaubt es dem partikelförmigen Material, sich innerhalb der Kammer gleichmäßiger zu verteilen, was eine effektivere Trocknung erlaubt als bei partikelförmigem Material, das verklumpt und große Materialbrocken bildet.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Technologien zum Vermeiden der Ansammlung von Material innerhalb der ersten Trocknungskammer bereitzustellen.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die oben genannte Aufgabe und weitere Aufgaben, die aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervorgehen, werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung zum Trocknen von partikelförmigem Schüttgut erzielt, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:
- einen Behälter, der in der Lage ist, supererhitzten Dampf auf einem Druck zu halten, der gleich oder größer ist als der den Behälter umgebende Umgebungsdruck, wobei der Behälter einen unteren zylindrischen Teil, der eine erste Querschnittsfläche definiert, die senkrecht zu der Länge des unteren zylindrischen Teils steht, und einen oberen zylindrischen Teil definiert, der eine zweite Querschnittsfläche definiert, die senkrecht zu der Länge des unteren zylindrischen Teils steht,
- einen inneren zylindrischen Teil, der sich mittig innerhalb des oberen zylindrischen Teils und des unteren zylindrischen Teils des Behälters befindet, um einen ersten Fluidpfad vom oberen zylindrischen Teil zum unteren zylindrischen Teil innerhalb des inneren zylindrischen Teils und einen zweiten Fluidpfad vom unteren zylindrischen Teil zum oberen zylindrischen Teil außerhalb des inneren zylindrischen Teils zu bilden,
- eine erste Anzahl von Trennwänden, die sich radial innerhalb des unteren zylindrischen Teils zwischen dem unteren zylindrischen Teil und dem inneren zylindrischen Teil erstrecken und in dem unteren zylindrischen Teil eine Einlasskammer, eine Auslasskammer und eine zweite Anzahl von Zwischenkammern definieren, die sich in einer Umfangsrichtung zwischen der Einlasskammer und der Auslasskammer erstrecken, wobei die Einlasskammer einen Einlass zum Aufnehmen eines feuchten partikelförmigen Schüttguts umfasst, die Auslasskammer einen Auslass zum Abführen eines trockenen partikelförmigen Schüttguts umfasst, wobei die Einlasskammer und die Zwischenkammern jeweils einen dampfdurchlässigen Boden definieren, und die Auslasskammer einen nicht dampfdurchlässigen Boden definiert,
- einen Wärmetauscher, der sich innerhalb des inneren zylindrischen Teils befindet, zum Erwärmen des supererhitzten Dampfs,
- ein Laufrad zum Erzeugen einer Strömung supererhitzten Dampfs entlang des ersten Fluidpfads vom oberen zylindrischen Teil durch den Wärmetauscher innerhalb des inneren zylindrischen Teils über den dampfdurchlässigen Boden zum unteren zylindrischen Teil und entlang des zweiten Fluidpfads vom unteren zylindrischen Teil zum oberen zylindrischen Teil außerhalb des inneren zylindrischen Teils, und
- wobei der dampfdurchlässige Boden der Einlasskammer dazu ausgebildet ist, zwischen 20 % und 50 % der Strömung supererhitzten Dampfs vom Laufrad aufzunehmen,
- wobei die Einlasskammer größer als jegliche der Zwischenkammern ist und dadurch einen größeren Kreissektor des ringförmigen Raums zwischen dem unteren zylindrischen Teil und dem inneren zylindrischen Teil einnimmt.
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Der Behälter besteht typischerweise aus Metall, das in der Lage ist, Temperaturen supererhitzten Dampfs über 100 °C und Drücke über dem umgebenden Atmosphärendruck auszuhalten. Typische Drücke liegen im Bereich von umgebendem Atmosphärendruck bis zu einem Druck von 3 barg. Der Behälter umfasst einen unteren zylindrischen Teil und einen oberen zylindrischen Teil, die einen Teil des Außengehäuses des Behälters bilden. Der Behälter umfasst ferner einen oberen Teil und einen unteren Teil, um einen im Wesentlichen abgeschlossenen Behälter zu bilden.
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Der erste Strömungspfad innerhalb des inneren zylindrischen Teils und der zweite Strömungspfad zwischen dem Außengehäuse des Behälters und dem inneren zylindrischen Teil definieren die Umwälzung des supererhitzten Dampfs. Die Strömung supererhitzten Dampfs wird durch das Laufrad bewirkt, das sich in dem unteren zylindrischen Teil unter dem dampfdurchlässigen Boden und/oder zwischen dem inneren zylindrischen Teil und dem dampfdurchlässigen Boden des unteren zylindrischen Teils befindet, um einen hohen Druck unter dem dampfdurchlässigen Boden zu bewirken, der wiederum ein Fluidbett und die umwälzende Strömung supererhitzten Dampfs bewirkt. Der innere zylindrische Teil weist den Wärmetauscher auf, der den umwälzenden Dampf in einem Zustand supererhitzten Dampfs hält, um das Auftreten von Kondensation innerhalb des Behälters zu vermeiden.
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Die Trocknung findet durch Inkontaktbringen des supererhitzten Dampfs mit dem feuchten partikelförmigen Material und Übertragen eines Teils seiner Wärme auf die feuchten Partikeln statt. Der Flüssigkeitsanteil des feuchten partikelförmigen Materials verdampft, und der Dampf wird zu einem Teil des supererhitzten Dampfs. Die Wärmeenergie, die für die Verdampfung benötigt und dadurch aus dem supererhitzten Dampf entnommen wird, wird am Wärmetauscher wieder zugeführt, um eine Kondensation des supererhitzten Dampfs in Flüssigkeit innerhalb des Behälters zu vermeiden. Überschüssiger Dampf kann über ein Überdruckventil am oberen Teil des Behälters freigesetzt werden. Der Behälter weist auch Mittel zum Erzeugen einer umfänglichen Strömungskomponente auf, um zu bewirken, dass das partikelförmige Material sich in einer Umfangsrichtung langsam vom Einlass zum Auslass bewegt.
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Die Trennwände dienen zum Abgrenzen des unteren zylindrischen Teils in mehrere Kammern. Die erste Kammer ist die Einlasskammer, die mit einem getrennten Schneckenförderer oder dergleichen zum Einbringen des feuchten partikelförmigen Materials in die Einlasskammer verbunden ist. Die Auslasskammer umfasst ebenfalls einen getrennten Schneckenförderer oder dergleichen zum Abführen des trockenen partikelförmigen Materials. Die Zwischenkammern befinden sich zwischen der Einlasskammer und der Auslasskammer. Die Trennwände weisen Öffnungen auf, damit das partikelförmige Material von der Einlasskammer über die Zwischenkammern zu der Auslasskammer transportiert werden kann. Die Einlasskammer und die Zwischenkammern empfangen supererhitzten Dampf aus einem dampfdurchlässigen Boden und bilden somit Trocknungskammern.
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Innerhalb der Trocknungskammern sind ein Wirbelfluidbett und eine Wirbelströmung vorgesehen, die den Großteil des partikelförmigen Materials in dem unteren zylindrischen Teil halten und den Kontakt zwischen dem supererhitzten Dampf und dem partikelförmigen Material erhöhen. Die Auslasskammer weist keinen dampfdurchlässigen Boden auf, um dem partikelförmigen Material zu erlauben, sich vor dem Abführen zu setzen. Die Anzahl der Kammern bestimmt die Retentionszeit des partikelförmigen Materials innerhalb des Behälters und das Mischverhalten des partikelförmigen Materials innerhalb jeder der Kammern. Eine kleine Anzahl von Kammern reduziert die Retentionszeit des partikelförmigen Materials, während erlaubt wird, dass das partikelförmige Material sich gleichförmiger innerhalb der Kammer verteilt, und umgekehrt.
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Das an der ersten Trocknungskammer, d. h. der Einlasskammer, ankommende partikelförmige Material ist feucht und enthält einen großen Anteil von Flüssigkeit und tendiert somit dazu, schwer und die Kammer verstopfend zu sein. Diese Partikeln erzeugen einen großen Widerstand, und die Strömungsgeschwindigkeit des supererhitzten Dampfs wird wegen des erhöhten Strömungswiderstands abgesenkt. Dies führt zu einem geringeren Auftrieb in dem Fluidbett, einer geringeren Wirbelbewegung der Strömung und einer schlechteren Verteilung des partikelförmigen Materials, was zu der Ansammlung von feuchtem partikelförmigem Material in einigen Teilen der Einlasskammer führt. Das partikelförmige Material, das an der letzten Trocknungskammer vor der Auslasskammer ankommt, in der das jetzt getrocknete partikelförmige Material abgeführt wird, ist im Wesentlichen trocken und leicht und gut innerhalb der Kammer verteilt, da nichts die Bildung einer effektiven wirbelnden Strömung supererhitzten Dampfs verhindert. Dies kann zu erhöhtem Auftrieb in dem Fluidbett und einer großen Menge von partikelförmigem Material führen, das in den oberen zylindrischen Teil des Behälters strömt.
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Somit sollte, um die Bildung einer gut ausgebildeten wirbelnden Strömung supererhitzten Dampfs innerhalb der Einlasskammer sicherzustellen, das schwere und flüssige, in der ersten Kammer enthaltene partikelförmige Material einen größeren Anteil des vom inneren zylindrischen Teil über das Laufrad empfangenen supererhitzten Dampfs erhalten. Indem erlaubt wird, dass die Einlasskammer zwischen 20 % und 50 % des supererhitzten Dampfs aufnimmt, kann sich eine ausreichende Strömung supererhitzten Dampfs bilden, die ausreichend Auftrieb erzeugt, um in der Lage zu sein, den Widerstand des feuchten partikelförmigen Materials zu überwinden. Somit kann eine gleichförmige Verteilung des partikelförmigen Materials in allen Trocknungskammern erzielt werden.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Einlasskammer dazu ausgebildet, zwischen 22 % und 45 % des vom inneren zylindrischen Teil aufgenommenen supererhitzten Dampfs aufzunehmen, bevorzugt zwischen 25 % und 40 % des vom inneren zylindrischen Teil aufgenommenen supererhitzten Dampfs, besonders bevorzugt zwischen 30 % und 35 % des vom inneren zylindrischen Teil aufgenommenen supererhitzten Dampfs, wie z. B. 33 % des vom inneren zylindrischen Teil aufgenommenen supererhitzten Dampfs, wobei alternativ die Einlasskammer dazu ausgebildet ist, zwischen 20 % und 22 % des vom inneren zylindrischen Teil aufgenommenen supererhitzten Dampfs aufzunehmen, und/oder zwischen 22 % und 25 % des vom inneren zylindrischen Teil aufgenommenen supererhitzten Dampfs, und/oder zwischen 25 % und 30 % des vom inneren zylindrischen Teil aufgenommenen supererhitzten Dampfs, und/oder zwischen 30 % und 35 % des vom inneren zylindrischen Teil aufgenommenen supererhitzten Dampfs, und/oder zwischen 35 % und 40 % des vom inneren zylindrischen Teil aufgenommenen supererhitzten Dampfs, und/oder zwischen 40 % und 45 % des vom inneren zylindrischen Teil aufgenommenen supererhitzten Dampfs, und/oder zwischen 45 % und 50 % des vom inneren zylindrischen Teil aufgenommenen supererhitzten Dampfs.
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Durch die Anmelderin durchgeführte intensive Forschung hat gezeigt, dass für viele Trocknungsanwendungen von feuchtem partikelförmigem Material, wie z. B. Rübenschnitzeln, die optimale Trocknungsfunktion durch Verwendung der obigen Prozentsätze erzielt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform definieren die Einlasskammer und die Zwischenkammern jeweils eine Strömungsfläche parallel zu der ersten Querschnittsfläche, wobei die Strömungsfläche der Einlasskammer größer als die Strömungsfläche von einer der Zwischenkammern ist.
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Eine Art, um Obiges zu erreichen, ist es, die Einlasskammer größer als jegliche der Zwischenkammern zu gestalten. Auf diese Weise tritt ein größerer Anteil des supererhitzten Dampfs in die Einlasskammer ein. Die Querschnittsfläche der Einlasskammer kann somit mindestens 20 % der Querschnittsfläche aller Kammern bilden, bevorzugt mit jeglichem der weiter oben erwähnten Prozentsätze.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform definieren die Trennwände eine erste Trennwand und eine zweite Trennwand, die beide die Einlasskammer in der Umfangsrichtung abgrenzen, wobei die erste Trennwand und die zweite Trennwand zwischen ihnen einen Winkel zwischen 50° und 180° definieren, bevorzugt zwischen 70° und 160°, mehr bevorzugt zwischen 90° und 140°, wie z. B. 120°.
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Indem erlaubt wird, dass die Einlasskammer einer größere Kreissektor des ringförmigen Raums zwischen dem unteren zylindrischen Teil und dem inneren zylindrischen Teil einnimmt, wird die Einlasskammer einen größeren Anteil des supererhitzten Dampfs vom Laufrad empfangen, vorausgesetzt, dass der supererhitzte Dampf gleichförmig über den ringförmigen Raum verteilt ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform definiert der dampfdurchlässige Boden der Einlasskammer eine Dampfdurchlässigkeit zwischen 20 % und 45 % der Dampfdurchlässigkeit der gesamten Dampfdurchlässigkeit aller dampfdurchlässigen Böden, bevorzugt zwischen 25 % und 40 %, mehr bevorzugt zwischen 30 % und 35 %, wie z. B. 33 %.
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Alternativ können, anstatt die Einlasskammer größer zu gestalten, alle Kammern die gleiche Größe aufweisen, und die Durchlässigkeit des dampfdurchlässigen Bodens kann für die Einlasskammer im Vergleich mit den Zwischenkammern höher sein. Auf diese Weise tritt ein größerer Anteil des Heißdampfs in die Einlasskammer ein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform definieren die dampfdurchlässigen Böden der Einlasskammer und der Zwischenkammern Perforationen.
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Die Perforationen befinden sich zwischen dem Laufrad und dem Fluidbett. Die Größe jeder einzelnen Perforation sollte derart sein, dass kein partikelförmiges Material in das Laufrad durchrutschen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform definieren die Perforationen der dampfdurchlässigen Böden der Einlasskammer eine Fläche, die 20 % bis 45 % der Gesamtfläche aller Perforationen von allen dampfdurchlässigen Böden einnimmt, bevorzugt zwischen 25 % und 40 %, mehr bevorzugt zwischen 30 % und 35 %, wie z. B. 33 %.
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Durch die Anmelderin durchgeführte intensive Forschung hat gezeigt, dass für viele Trocknungsanwendungen von feuchtem partikelförmigem Material, wie z. B. Rübenschnitzeln, die optimale Trocknungsfunktion durch Verwendung der obigen Prozentsätze erzielt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Behälter einen konischen Zwischenteil, der den unteren zylindrischen Teil und den oberen zylindrischen Teil so verbindet, dass die zweite Querschnittsfläche größer als die erste Querschnittsfläche ist.
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Um die Ansammlung von partikelförmigem Material in dem oberen zylindrischen Teil des Behälters zu vermeiden, können der untere zylindrische Teil und der obere zylindrische Teil miteinander durch den konischen Teil verbunden sein, wobei die Strömungsgeschwindigkeit wegen der Zunahme der Strömungsfläche abnimmt, wie durch das Bernoulli-Prinzip beschrieben. Auf diese Weise wird der Auftrieb in dem oberen zylindrischen Teil verringert, und ein Großteil des partikelförmigen Materials in dem konischen Teil wird den oberen zylindrischen Teil nicht erreichen, und alles in dem oberen zylindrischen Teil erscheinende partikelförmige Material wird zurück in den unteren zylindrischen Teil fallen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Querschnittsfläche im Wesentlichen gleich der ersten Querschnittsfläche.
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Alternativ ist kein konischer Teil vorhanden, und der erste und der zweite zylindrische Teil weisen den gleichen Durchmesser auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform stammt der gesamte Dampf vom feuchten partikelförmigen Schüttgut.
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Bevorzugt muss dem Behälter kein supererhitzter Dampf separat zugefügt werden, da der supererhitzte Dampf aus der Flüssigkeit erzeugt werden kann, die aus dem feuchten partikelförmigen Material verdampft wird. Der überschüssige Heißdampf kann, wie oben beschrieben, über ein Überdruckventil oder einen Auslass abgeführt werden, bevorzugt in einen Wärmetauscher, um einen Teil der Wärmeenergie des Dampfs zurückzugewinnen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die zweite Anzahl von Zwischenkammern zwischen 6 und 40, bevorzugt 10 bis 25, mehr bevorzugt 12 bis 20, wie z. B. 14.
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Die Anzahl der Zwischenkammern kann somit zwischen einer der obigen Zahlen variieren. Für die Gesamtanzahl der Kammern werden die Einlasskammer und die Auslasskammer zu der obigen Zahl hinzugefügt. Im Stand der Technik werden von einigen insgesamt 16 Kammern vorgeschlagen, was man als normal ansehen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der obere zylindrische Teil einen Zyklon zum Transportieren von partikelförmigem Material vom oberen zylindrischen Teil zum unteren zylindrischen Teil.
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Auf diese Weise kann das partikelförmige Material, das sich in dem oberen zylindrischen Teil ansammeln kann, zum unteren zylindrischen Teil zurückgeführt werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung zum Trocknen von partikelförmigem Schüttgut, insbesondere zum Trocknen von Rübenschnitzeln.
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des unteren zylindrischen Teils der Vorrichtung.
- 3 zeigt eine Schnittansicht des unteren zylindrischen Teils der Vorrichtung von oben.
- 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines unteren zylindrischen Teils einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung.
- 5 zeigt eine Schnittansicht des unteren zylindrischen Teils der alternativen Ausführungsform der Vorrichtung von oben.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung 10 zum Trocknen von partikelförmigem Schüttgut, insbesondere zum Trocknen von Rübenschnitzeln. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Behälter 12, der einen unteren zylindrischen Teil 14, einen konischen Zwischenteil 16 und einen oberen zylindrischen Teil 18 aufweist. Der Behälter 12 ist durch einen oberen Teil 20 und einen unteren Teil 22 abgeschlossen. Der Behälter 12 umfasst ferner einen inneren zylindrischen Teil 24, der sich innerhalb des Behälters zwischen dem oberen zylindrischen Teil 18 und dem unteren zylindrischen Teil 14 erstreckt. Der innere zylindrische Teil 24 weist einen Wärmetauscher (nicht gezeigt) auf und definiert einen ersten Fluidpfad vom oberen zylindrischen Teil 18 zum unteren zylindrischen Teil 14 innerhalb des inneren zylindrischen Teils 24 und einen zweiten Fluidpfad vom unteren zylindrischen Teil 14 zum oberen zylindrischen Teil 18 außerhalb des inneren zylindrischen Teils, wie durch die Pfeile gezeigt.
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Der Behälter 12 umfasst ferner einen Einlass 26, der einen Schneckenförderer zum Einbringen von feuchtem partikelförmigem Material in den unteren zylindrischen Teil 14 des Behälters 12 bildet, wie durch den Pfeil gezeigt, und einen Auslass 28, der einen Schneckenförderer zum Abführen von trockenem partikelförmigem Material vom unteren zylindrischen Teil 14 des Behälters 12 bildet, wie durch den Pfeil gezeigt. Der Einlass 26 befindet sich über dem Auslass 28 und ist auf dem Umfang relativ zu diesem verschoben. Ein Motor 30 befindet sich unter dem Behälter 12 zum Antreiben eines Laufrads 32, das sich in dem unteren zylindrischen Teil 14 unter dem inneren zylindrischen Teil 24 befindet. Das Laufrad 32 erzeugt eine Strömung supererhitzten Dampfs entlang der oben erwähnten Fluidpfade. Ein dampfdurchlässiger Boden 34 befindet sich über dem Laufrad 32.
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Eine Anzahl von Trennwänden 36 erstreckt sich radial zwischen dem unteren zylindrischen Teil 14 und dem inneren zylindrischen Teil 24 und teilt den Raum zwischen dem unteren zylindrischen Teil 14 und dem inneren zylindrischen Teil 24 in eine Anzahl von Kammern 38 auf. Die Kammer, die sich am Einlass 26 befindet, wird als Einlasskammer 38' bezeichnet, und die Kammer, die sich am Auslass 28 befindet, wird als Auslasskammer 38" bezeichnet. Typischerweise befinden sich die Einlasskammer 38' und die Auslasskammer 38" benachbart zueinander, jedoch sollte das partikelförmige Material sich nicht direkt von der Einlasskammer 38' zu der Auslasskammer 38" ohne Durchgang durch die Zwischenkammern 38 bewegen können. Das feuchte partikelförmige Material wird in der Einlasskammer 38' auf einem Fluidbett aufgenommen, das durch die Strömung supererhitzten Dampfs über dem dampfdurchlässigen Boden 34 gebildet wird. Die Trennwände 36 umfassen Wirbelschaufeln 40 zum Erzeugen eines Umfangswirbels zum Transportieren des partikelförmigen Materials von der Einlasskammer 38' über die Zwischenkammern 38 zu der Auslasskammer 38", wie durch die Pfeile gezeigt. Die Auslasskammer 38" weist einen nicht durchlässigen Boden auf, der erlaubt, dass das getrocknete partikelförmige Material über den Auslass 28 abgeführt wird, wie durch den Pfeil gezeigt.
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Der obere zylindrische Teil 18 des Behälters 12 umfasst Führungsflächen 42 zum Erzeugen eines Zyklonfelds im oberen zylindrischen Teil 18. Die Führungsflächen 42 bewirken eine Wirbelbewegung der Strömung supererhitzten Dampfs entsprechend dem oben erwähnten Umfangswirbel und zwingen alle Partikeln nach außen, die vom unteren zylindrischen Teil 14 durch das konische Zwischenteil 16 in den oberen zylindrischen Teil 18 angehoben wurden. Die nach außen gezwungenen Partikeln werden in einem Zyklon 44 gesammelt und zum unteren zylindrischen Teil 14 zurückgeführt, wie durch die Pfeile gezeigt. Der supererhitzte Dampf wird in den inneren zylindrischen Teil 24 eingebracht und durch den Wärmetauscher wiedererwärmt, bevor er zum Laufrad 32 zurückkehrt. Ein kleiner Anteil des supererhitzten Dampfs verlässt den Behälter 12 über einen mittig angeordneten Dampfausgang 46. Der den Behälter 12 verlassende supererhitzte Dampf wird dann durch einen Wärmetauscher abgekühlt.
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Die Trocknung des feuchten partikelförmigen Materials wird auf dem Fluidbett über dem dampfdurchlässigen Boden der Einlasskammer 38' und der Zwischenkammer 38 bewirkt. Jede Kammer 38 kann weitere Schaufeln oder ähnliche Mittel aufweisen, um eine Wirbelströmung in der radialen Richtung der Kammer 38 zu bilden. Die Wirbelströmung verbessert die Verteilung des partikelförmigen Materials innerhalb der Kammern 38 und erhöht dadurch den Kontakt zwischen dem supererhitzten Dampf und dem partikelförmigen Material, wodurch die Verdampfung von Fluid aus dem partikelförmigen Material verstärkt und das Trocknen verbessert wird.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht des unteren zylindrischen Teils 14 der Vorrichtung 10. Die Einlasskammer 38' ist größer als die Zwischenkammern 38, um zu erlauben, dass ein größerer Anteil des supererhitzten Dampfs in die Einlasskammer 38' im Vergleich mit den Zwischenkammern 38 eintritt. Auf diese Weise kann die das partikelförmige Material enthaltende und in die Einlasskammer 38' eintretende schwere Flüssigkeit über eine größere Fläche verteilt werden, wodurch der Strömungswiderstand reduziert wird und dadurch sowohl ein Verstopfen verhindert als auch das Trocknen verbessert wird.
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3 zeigt eine Schnittansicht des unteren zylindrischen Teils 14 der Vorrichtung 10 von oben. Die radialen Trennwände 36 definieren die Kreissektor-Form der Kammern 38. Das partikelförmige Material kann sich durch Strömen über die Trennwand 36 oder durch Öffnungen 48, die optional in der Trennwand 36 vorhanden sein können, in Uhrzeigerrichtung von der Einlasskammer 38' über alle Kammern zu der Auslasskammer 38" bewegen. Der dampfdurchlässige Boden 34 ist mit Perforationen 50 gezeigt, um dem supererhitzten Dampf zu erlauben, in die Trocknungskammern zu strömen.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines unteren zylindrischen Teils 14 einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung, bezeichnet mit 10'. Anstatt die Einlasskammer 38' größer zu gestalten, kann man die Einlasskammer so groß wie die Zwischenkammern 38 und mit einem dampfdurchlässigen Boden 34' gestalten, was erlaubt, das ein größerer Anteil des supererhitzten Dampfs vom Laufrad (nicht gezeigt) im Vergleich mit den Zwischenkammern 38 durchtreten kann.
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5 zeigt eine Schnittansicht des unteren zylindrischen Teils 14 der alternativen Ausführungsform der Vorrichtung 10' von oben. Als Beispiel können die Perforationen 50 größer sein, wie in der vorliegenden Figur gezeigt. Alternativ können weitere Perforationen vorhanden sein. Der zusätzliche supererhitzte Dampf erlaubt, dass die Einlasskammer 38' einen zusätzlichen Auftrieb erzeugt, um den Widerstand durch die das partikelförmige Material enthaltende schwere Flüssigkeit zu überwinden. Die Zwischenkammern 38 haben weniger oder kleinere Perforationen 50, da das partikelförmige Material leichter ist und dadurch weniger zum Verstopfen neigt.
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Wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erwähnt, werden idealerweise zwischen 20 % und 40 % des Dampfs vom Laufrad und Wärmetauscher zu der Einlasskammer 38' geführt, um eine optimale Verteilung des partikelförmigen Materials zu erreichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10.
- Vorrichtung zum Trocknen von partikelförmigem Schüttgut
- 12.
- Behälter
- 14.
- Unterer zylindrischer Teil
- 16.
- Konischer Zwischenteil
- 18.
- Oberer zylindrischer Teil
- 20.
- Oberer Teil
- 22.
- Unterer Teil
- 24.
- Innerer zylindrischer Teil
- 26.
- Einlass
- 28.
- Auslass
- 30.
- Motor
- 32.
- Laufrad
- 34.
- Dampfdurchlässiger Boden
- 36.
- Trennwände
- 38.
- Kammern
- 40.
- Wirbelschaufeln
- 42.
- Führungsflächen
- 44.
- Zyklon
- 46.
- Dampfausgang
- 48.
- Öffnung
- 50.
- Perforationen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- AT 345769 B [0002]
- EP 0268819 [0002]
- EP 0955511 A2 [0002]
- EP 1044044 A1 [0002]
- EP 1070223 A1 [0002]
- EP 1956326 B1 [0002]
- EP 2457649 A1 [0002]
- US 4602438 [0002]
- US 4813155 [0002]
- US 5357686 A [0002]
- US 6154979 A [0002]
- US 6266895 A1 [0002]
- US 6438863 B1 [0002]
- US 6966466 B2 [0002]
- US 7578073 B2 [0002]
- WO 2010/139331 A2 [0002]
- EP 0058651 A1 [0003]
- EP 0153704 A2 [0004]
- WO 9201200 [0005]
