DE2611951A1

DE2611951A1 - Verfahren zur trocknung eines in einer dampfstrahlmuehle zerkleinerten feuchten gutes

Info

Publication number: DE2611951A1
Application number: DE19762611951
Authority: DE
Inventors: Fritz Kaiser
Original assignee: Alpine AG
Current assignee: Alpine AG
Priority date: 1976-03-20
Filing date: 1976-03-20
Publication date: 1977-09-29
Also published as: DE2611951B2

Description

Patentanmeldung

der

ALPINE Aktiengesellschaft betreffend ein

Verfahren zur Trocknung eines in einer Dampfstrahlmühle zerkleinerten feuchten Gutes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trocknung eines feuchten, in einer Dampfstrahlmühle zerkleinerten Gutes. Sie betrifft ein solches Verfahren, bei dem zur Einhaltung bestimmter Betriebswerte v/ie spezifischer Dampfverbrauch, Temperatur und Restfeuchtinkeit des Fertiggutes im Anschluß an den Mahlvorgang dem das Fertiggut tragenden Abdampf erwärmte Luft zugemischt wird.

Es ist bekannt, Strahlmiihlen der verschiedensten Bauarten mit überhitzten Wasserdampf zu betreiben, und in Sonderfällen die Mahlung mit einer Trocknung des verarbeiteten Gutes zu verbinden.

Der Grund dafür, daß dieses Verfahren der Mahl trocknung bisher nur auf Sonderfälle beschränkt blieb, ist in den Schwierigkeiten zu suchen, alle dabei auftretenden Forderungen gleichzeitig zu erfüllen.

Diese Forderungen sind im einzelnen:

a) Die für die Mahlung aufgewendete Dampfmenge, ausgedrückt als spezifischer Dampfverbrauch in kg Dampf je ko wasserfreies Mahlgut, soll der zur Erreichung der geforderten Feinheit des Fertiggutes notwen-

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digen Menge entsprechen. Bei geringerer Menge wird die Feinheit nicht erreicht, bei höherer wird die Mahlung unwirtschaftlich.

b) Dem Mahlgut soll seine u. U. stark schwankende Feuchtigkeit entweder vollständig oder bis auf eine geringe, konstant bleibende Restfeuchtigkeit entzogen werden.

c) Wegen der hohen Feinheit des Fertiggutes hat die Trocknungszeit praktisch keinen Einfluß auf seine Restfeuchtigkeit, sondern allein die relative Feuchte des Abdampfes. Diese muß deshalb dem geforderten Trocknungsgrad entsprechen.

d) Zur Vermeidunq einer Rutschädiqung darf das Fertiggut oft eine bestimmte Maximaltemperatur nicht überschreiten. Diese Temperatur kann je nach der Dauer der Einwirkung sehr unterschiedlich sein; z. B. kann sie für den Aufenthalt im Mahl strahl (Größenordnung Mikrosekunden) etwa 500° C betragen, im Mahlraum (Größenordnung Sekunden) etv/a 250° C und im Staubabscheider, Bunker oder Sack (Größenordnung Stunden) etwa 100° C. Die letztgenannte Temperatur wird von der Temperatur des Abdampfes bestimmt, so daß diese den zulässigen Maximalwert nicht übersteigen darf.

Bisher konnten die genannten Forderungen nur in Ausnahmefällen gleichzeitig erfüllt werden. Denn durch die - insbesondere mit Rücksicht auf die Temperaturbelastung des Fertiggutabscheiders (Filters) bei leerlaufender Mühle nur in engen Grenzen mögliche - Wahl des Dampfzustandes beim Eintritt in die Mühle und der durch diesen Betriebszustand bestimmten, zur Einhaltung der Feinheitsförderung erforderlichen Dampfmenge

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sind auch die maximal aus dem Gut verdampfbare Feuchtigkeitsmenge und der Abdampfzustand vorgegeben. In der Regel werden deshalb auf diese Heise nicht alle Forderungen gleichzeitig erfüllt werden können.

Die Mahlung mit erhitzter Druckluft ist nur selten ein Ausweg. Der spezifische Energieverbrauch ist höher als bei einer Dampfstrahlmühle. Außerdem verweilt das Gut wegen der geringeren Mahlleistung der Luft länger im Mahl raum, so daß die Gefahr von Gutschädigungen größer ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu finden, das es ermöglicht, die vorstehend unter a) bis d) genannten Forderungen unabhängig voneinander und gleichzeitig zu erfüllen, zumindest innerhalb des praktisch bedeutsamen Bereichs. Dabei soll auch die Eintrittstemperatur des Dampfes soweit gesteigert werden können, wie es technisch von Vorteil ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß im Anschluß an den Mahlvorgang dem aus der Mühle austretenden Abdampf-Fertiggut-Gemisch erwärmte Luft zugemischt wird. Bei einer Spiral strahlmühle erfolgt diese Zumischung zweckmäßig vor dem Eintritt in den Abscheider für das Fertiggut. Die Zumischung im Mahlraum wäre wegen des hohen Gegendrucks schwierig und würde die Trenngrenze des Spiralsichters in gröbere Kornbereiche verschieben.

Bei einer Fließbettstrahlmühle mit einem unabhängig vom Impuls der Mahlstrahlen betriebenen Sichter erfolgt die Zumischung in den Mühlenraum zwischen Gutbett und Sichter, da hier der Gegendruck nur gering ist und die Trenngrenze des Sichters unabhängig von der jeweiligen Gesamtmenge

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von Dampf und Luft leicht eingestellt werden kann.

Es hat sich gezeigt, daß Enthalpie und Temperatur der durch Zumischung der Luft entstandenen feuchten Abluft meist wesentlich höher sind als zur Erwärmung der zuzumisehenden Luft erforderlich ist, so daß erfindungsgemäß die feuchte Abluft nach der Abscheidung des Fertiggutes zur Beheizung eines Wärmetauschers für die Erwärmung der zuzumisehenden Luft eingesetzt v/erden kann.

Da bei einem kombinierten Verfahren von Mahlung und Trocknung vier Betriebswerte gleichzeitig auf ihrem Sollwert qehalten werden müssen, ist ein Regelsystem erforderlich, das eine unabhängige Einstellung der gewünschten Werte ermöglicht:

Bekannt ist es bei Strahlmühlen, den Dampfverbrauch durch Wahl der Abmessungen der Mahldüsen und des Betriebszustandes des Mahldampfes vorzugeben und durch Konstanthaltung dieses Dampfzustandes auf dem vorgeschriebenen Viert zu halten. Ebenso ist es bei Spiral strahl müh! en üblich, die Feinheit des Fertiggutes durch Wahl der der Mühle aufgegebenen Gutmenge auf den geforderten Wert einzustellen. Ist die Feinheit des Fertiggutes wie bei der Fließbettstrahl mühle fest vorgegeben, so kann die Gutaufgabe zur Mühle in bekannter Weise auf gleichbleibenden Mahlrauminhalt eingeregelt werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Restfeuchtigkeit des Fertiggutes dadurch auf einem vorgegebenen Wert zu halten, daß im einfachsten Fall die zugemischte erwärmte Luftmenge bei einem fest eingestellten Viert gehalten wird. Dieses Verfahren läßt sich dann anwenden,

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.6.

wenn nur geringe Schwankungen im Feuchtigkeitsgehalt des Aufgabegutes auftreten. Sind die Schwankungen größer, ist eine mengengeregelte Zufuhr der erwärmten Luft von Vorteil.

Schließlich kann durch Regelung der Temperatur der zugemischten Luft die Temperatur des aus der Mühle austretenden Gemisches aus Abdampf, Fertiggut und zugemischter Luft auf einem durch die Guteigenschaften bestimmten Wert gehalten werden. Hier sind besonders starke Schwankungen möglich, z. B. im Feuchtigkeitsgehalt des Aufgabegutes selbst oder beim Anfahren der Mühle. Eine Regelung der Temperatur ist leicht möglich, da sie heute gut beherrschbar ist. Zur Messung dient ein Temperaturfühler in der Leitung vor dem Fertiggutabscheider; eine Stellmöglichkeit kann z. B. durch einen verstellbaren Bypass zur Umgehung des Wärmetauschers verwirklicht werden.

Eine solche Regelung hat weiterhin den Vorteil, daß auch bei leerlaufender Mühle die zulässige Temperatur des Filters nicht überschritten wird, so daß es möglich wird, die Dampfeintrittstemperatur zu erhöhen. Eine Steigerung der z. Zt. maximal möglichen Dampfeintrittstemperatür von etwa 350 C auf 450 C, was durch Verwendung von entsprechenden Werkstoffen zu verwirklichen ist, erfordert bei einem Dampfdruck von 50 bar den l,08fachen Energieaufwand. Die in den Mahlstrahlen durch adiabatische Entspannung freiwerdende Leistung steigt auf den l,15fachen Wert und die zur Trocknung verwertbare Wärmemenge auf den l,88fachen, bezogen jeweils auf die Einheit der Dampfmenge.

In der Figur ist schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungs-

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gemäßen Verfahrens dargestellt.

Das feuchte Aufgabegut 1 wird der Fließbettstrahlmühle 2 mit der Dosierschnecke 3 aufgegeben, deren Förderleistung nach dem konstant zu haltenden Gutstand 4 des Fließbettes 5 im Mahlraum 6 auf eine hier nicht dargestellte Weise geregelt wird. In das Fließbett 5 bläst der Mahl strahl 7, der von dem über die Leitung 8 zugeführten Heißdampf aus einer hier nicht gezeichneten Kesselanlage gespeist wird. Aus der durch den Mahlstrahl 7 erzeugten Gutfontäne 9 trennt das Sichtrad 10 den unterhalb seiner Trenngrenze liegenden Feinanteil ab, der als Fertiggut über die Leitung 11 in das Filter 12 transportiert wird. Der Grobanteil geht an der Hand des Mahlraums 6 entlang wieder nach unten in das Fließbett 5 zurück. Die Trenngrenze des Sichtrades 10 ergibt sich aus seiner Drehzahl sowie aus Menge und Zustand des durch das Sichtrad hindurchtretenden Staub-Abluft-Gemisches, wobei unter Abluft die durch Mischung des Mahldampfes und der bei der Mahlung ausgetriebenen Gutfeuchte mit der in den Mahl raum 6 eingeleiteten Zusatzluft entstandene feuchte Luft zu verstehen ist. In der Leitung 11 dient die Abluft als Transportmittel für das Fertiggut, das im Filter 12 abgeschieden und durch die Zellenschleuse 13 auf das Ausdampfband 14 aufgebracht wird, von dem es zur hier nicht dargestellten Verpackung oder Bunkerung gefördert wird. .Die reine Abluft geht mit praktisch unveränderten Zustandswerten in den Wärmetauscher 15, von v/o sie nach Wärmeabgabe durch Abkühlung und teilweiser Kondensation des Wasserdampfes durch den Kamin 16 ins Freie austritt. Das Kondenswasser wird aus dem Syphon 17 nach geeigneter Filterung in das Kesselspeisewasser zurückgeführt. Der Ventilator 18 fördert über die Leitung 19, Wärmetauscher 15 und Leitung 20 eine mit der Drosselklappe 21 eingestell-

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te und über die Meßblende 22 menqenmäßig erfaßte Luftmenge als erwärmte Zusatzluft in den Mahl raum 6. Die Temperatur der Zusatzluft bei ihrem Eintritt in den Mahlraum 6 wird vom Regler 23 mit der Klappe 24 in der Bypass-Leitung 25 so eingeregelt, daß die mit dem Temperaturfühler 26 gemessene Temperatur des Staub-Abluft-Gemisches in der Leitunq 11 dem vorgesehenen Wert entspricht. Wegen der intensiven Durchmischling entspricht diese Temperatur auch genau der Temperatur im Fließbett 5 und im Mahlraum 6, da sämtliche Anlagenteile und Leitungen gut gegen U'ärmeverlust isoliert sind.

Ein Zahlenbeispiel soll die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen: Aufgabegut ist ein als Preßkuchen vorliegender organischer Farbstoff mit einem Wassergehalt von 100 % atro und einer spezifischen Wärme des Trockengutes von 0,5 kcal je kq und rjrd. Zur Erzielung der geforderten Mahlfeinheit werden je kg Aufgabegut 3 kq Dampf vom Betriebszustand 49 bar, 400° C benötigt. Die hochstzulässige Temperatur, der der Farbstoff dauernd ausgesetzt sein darf, beträgt 100° C; die im Mahlstrahl 7 theoretisch auftretende Temperatur 380° C bleibt wegen der sehr kurzen Einwirkungsdauer ohne Einfluß. Das Fertiggut darf einen Wassergehalt von höchstens 0,5 % aufweisen. Dieser l'ert wird erfahrungsgemäß dann erreicht, wenn die Abluft mit 100° C und Atmosphärendruck eine relative Feuchtigkeit von 50 % enthält. Diesem Zustand entspricht ein Taupunkt von 80,85° C.

Zur Berechnung der Menge und Temperatur der Zusatzluft sei der Einfachheit halber zunächst angenommen, daß die Wärmeverluste im Mahlraum, sowie im Filter und Wärmetauscher durch geeignete Maßnahmen klein gehalten

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werden, so daß sie vernachlässigt werden können. Aus den Tafeln für feuchte gesättigte Luft (z. ß. HOTTE I, 28. Auflage, S. 475) ergibt sich, daß unter Berücksichtigung der vorgegebenen Werte in die Mühle 1,61 kg Luft je kg Dampf eingeleitet werden müssen. In der Mühle sind je kg trockenes Gut 6 kg Mahldampf + 1 kg Gutfeuchte, also zusammen 7 kg Dampf, d. h. es müssen 11,25 kg Luft je kg trockenes Gut zugeführt werden.

Die Temperatur der Zusatzluft ergibt sich aus der Wärmebilanz.

Wärmemengen am Ausgang der Mühle:

1 kg Trockengut von 100° C 1 . 100 . 0,5 = 50 kcal 7 kg Dampf von 100° C 7 . (0,45. . 100 + 597) = 4494 kcal 11,25 kg Luft von 100° C 11,25 . 100 . 0,24 = 270,1 kcal

4814,1 kcal

In die Mühle eingebrachte Wärmemengen:

1 kg Trockengut von 20° C 1 . 20 . 0,5 = 10 kcal 1 kg Gutfeuchte von 20° C 1 . 20 . 1 =20 kcal 6 kg Mahl dampf 49 bar, 400° C 6 . 762,8 = 4576,8 kcal

4606,8 kcal

Die Differenz 4814,1 - 4606,8 = 207,3 kcal muß also von der Zusatzluft eingebracht v/erden; daraus ergibt sich, daß die Zusatzluft eine Temperatur von 76,8 C haben muß. Im Wärmetauscher müssen also je kg Trockengut 11,25 kg Luft von 20° C auf rund 77° C erwärmt werden; dazu sind 13,7 kcal je kg Luft erforderlich.

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Durch Abkühlung der Abluft von 100° C auf 77° C werden im Wärmetauscher 100 kcal je kq Abluft frei. Es ist hier also sehr viel Reserve vorhanden, die auch zur Deckunq der Wärmeverluste ausreicht, so daß man mit einer relativ einfachen Wärmeisolierung der Anlagenteile auskommt.

Das Sichtrad setzt bei einer Drehzahl von 2500 U/min eine Abluftmenge von 500 kq/h durch. Die Mühle nimmt dazu 164 kg/h Mahl dampf auf, so daß ein Durchsatz von 27,4 kq/h Trockengut erreicht wird.

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Claims

- ys- Patentansprüche

1. Verfahren zur Trocknung eines feuchten, in einer Dampfstrahlmühle zerkleinerten Gutes, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den Mahlvorqang dem das Fertiggut tragenden Abdampf erwärmte Luft zugemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdampf-Luft-Gemisch nach Abscheidung des Fertiogutes zur Beheizung eines Wärmetauschers für die Erwärmung der zuzumischenden Luft einqesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Restfeuchtigkeit des Fertiggutes durch eine fest eingestellte Menge der zugemischten erwärmten Luft konstant gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Restfeuchtigkeit des Fertiggutes durch Regelung der Menge der zugemischten erwärmten Luft konstant gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gemisches aus Abdampf, Fertiggut und zugemischter Luft vor der Abscheidung des Fertiggutes durch Regelung der Temperatur der zugemischten Luft konstant gehalten wird.

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