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"Verfahren und Vorrichtung zur Durch-
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führung der Energieeinsparung bei der Trocknung von Holzspänen" nie
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung un ungenutzte Wärme im Ablufstrom
des Trocknungsprozesses von Holzspänen nutzbar zu machen.
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Zur Trocknung von Holzspänen wird atmosphärische Luft durch Verbrennen
von Heizöl, Erdgas, Holzstaub soweit erwärmt, daß nasse Holz späne im heißen Luftstrom
getrocknet werden0 Dabei geht die Fuechte des Holzes an die Luft über. Es ist üblich,
den befeuchteten Luftstrom nach dem Trocknungsprozeß und einer nachgeschalteten
Fliehkraftenstaubung zu einem Teil in den Trocknungsprozeß zurückzuführen und zu
einem anderen Teil ins Freie zu leiten. Diese ins Freie gelangende Fortluft ist
mit hoher Wärmeenergie beladen, so daß der Trocknungsprozeß stark energieverzehrend
verläuft.
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Die Rückgewinnung dieser Wärmeenergie scheiterte bislang daran, daß
der dafür erforderliche Wasserentzug durch Taupunktunterschreitung der Fortluft
al infolge mitgeführter Reste von Holzstaub, Flugasche, Ruß und andererklebrigerBestandtaile
zusammen mit kondensiertem Wasserdampf zu Verkrustungen der kalten Flächen, zu Verstopfungen
und damit zum Ausfall der Wärmerückgewinnungsanlage führt,
b) durch
aggressive Bestandteile des Abluftstromes (z.B. Schwefeloxyde) zusammen mit kondensiertem
Wasserdampf feuchte Stellen der Wärmerückgewinnungsanlage bis zur Zerstörung korrodieren.
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Der Erfindung liege nun die @echn@sehe Aufgabe zugrunde, vorgenannte
@ängel zu beseitiger, damit die in Fortluftstrom enthaltende Wäarmeenergie dem Trocknungsprozeß
verfügbar gemacht und genutzt wird.
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Die technische Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die mit Wärmeenergie
beladene Fortluft nach der Fliehkraftentstaubung nicht unmittelbar ins Freie, sondern
vorher über einen Naßwäscher und danach über ein Wärmetauschersystem geleitet wird.
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Während der Fliehkraftentstauber, in der Regel Zyklone, nur Teilchen
mit einer Korngröße< 10µm wirksam abscheidet, können im Naßwäscher, z.B. Venturiwäscher,
noch Teilchen mit einer Korngröße>1 µm wirksam abgeschieden werden. Ferner absorbiert
die Waschflüssigkeit (Wasser) gasförmige und flüssige Bestandteile (z.B. Harze und
Öle) wenn ihr ein geeignetes Waschmittel (z.B. Dixan der Fa. Henkel & Cie.,
GmbH., Düsseldorf) zugesetzt und der Waschprozeß bei entsprechender Temperatur (>50°C)
betrieben wird. Der Naßwäscher ist vorzugsweise ein Hochleistungswäscher mit veränderlicher
Reinigungsleistung (z.B. Strahl- oder Venturiwäscher), welcher den Lastschwankungen
der Trocknungsanlage und damit den im Fortluftstrom enthaltenen Rückständen bezüglich
Menge, Beschaffenheit, Partikelgröße, Benetzungsvermögen angepaßt werden kann. Die
Waichfliissigkeit des Naßwäschers wird vorzugsweise im Kreislauf gefahren. Zur Erhaltung
der Reinigungskraft werden lediglich von Zeit zu Zeit geringe Nengen verbrauchter
Waschflüssigkeit aus dem Prozeß entnommen und durch frische Waschflüssigkeit ersetzt.
Dadurch wird der Fortluft nur wenig Wärmeenergie zur Aufheizung der Waschflüssigkeit
entzogen, welche sich maximal auf Taupunkttemperatur der Fortluft aufheizt.
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Die für den Waschprozeß aufgewendete Transport- und Beschleunigungsenergie
der Fortluft und Waschflüssigkeit wird durch Reibung in wärme umgewandelt. Da der
Waschprozeß bei annähernd konstantem Wärmeinhalt verläuft, wird diese Wärmeenergie
auf die gereinigte Fortluft übertragen und somit auch der Wärmerückgewinnung verfügbar
gemacht Während die Fortluft im säscher von Reststaub und klebrigen Bestandteilen
befreit wird, ist es Aufgabe des Wärmetauschersystems, der Fortluft Wärme und Wasser
zu entziehen. Diese Wärme wird auf atmosphärische Frischluft übertragen, welche
dem Trockner und dem Brennersystem des Trockners zugeführt wird. Aus Gründen der
Wirtschaftlichkeit werden vorzugsweise die preiswerten Rippen- oder Lamellenrohrwärmetauscher
bekannter Bauart verwendet.
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Durch die Erwärmung der Frischluft wird bekanntermaßen auch der Ausbrenngrad,
d. h. die Ausnutzung des Brennstoffs in der Verbrennung verbessert.
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Die Wärmerückgewinnung erfolgt direkt oder indirekt rekuperativ.
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Bei direkter rekuperativer Wärmerückgewinnung findet der Wärmeaustausch
zwischen der Fortluft und der Frischluft direkt durch die Wand bzw. Rohrwand des
Wärmetauschers statt. Bei der indirekten rekuperativen Wärmeruckgewinnung findet
der Xärmeaustausch über ein Zwischenmedium (z. B. Wasser) statt, in dem der Wärmetauscher
die Wärme der Fortluft auf das Zwischenmedium und dieses in einem zweiten Wärmetauscher
dann auf die Frischluft überträgt. Beide Verfahren werden wahlweise aus wirtschaftlichen
und Platzgründen angewendet. Zur besseren Wärmeübertragung wird vorzugsweise das
Medium mit der schlechteren Wärmeübergangszahl an der durch Rippen oder Lamellen
vergrößerten Wärmetauschfläche vorbeigeführt, z. B. Fortluft und Frischluft bei
indirekter und Frischluft bei direkter rekuperativer Wärmerückgewinnung.
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Da die Frischlufttemperatur immer unter der Taupunkttemperatur der
Fortluft liegt, wird aus der Fortluft Wasser, sogen.
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Kondensat, ausgeschieden, und zwar um so mehr, je niedriger
die
Frischlufttemperatur und je höher ihre relative Feuchte und der Feuchtegehalt der
zu trocknenden Holzspäne ist. Je mehr Kondensat aus der Fortluft ausgeschieden wird,
um so höher ist die Wärmerückgewinnung.
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Zur besseren Wärmeübertragung auf der Fortluftseite des Wärmetauschers
ist es notwendig, daß das -ondensat möglichst ungehindert ablaufen kann. Bei der
direkten rekuperativen Wärmerückgewinnung stehen daher vorzugsweise die Wärmetauscherrohre
und bei der indirekten rekuperativen Wärmerückgewinnung die Rippen oder Lamellen
vertikal. Die Fortluft wird daher vorzugsweise von oben nach unten durch den -ärmetauscher
geleitet. Das im Wärmetauscher niedergehende Kondensat wird unterhalb des Wärmetauschers
in einer wanne aufgefangen und abgeleitet. Das Kondensat enthält die sogenannte
Flüssigkeitswärme des kondensierten Wasserdampfes der Fortluft. Seine Temperatur
entspricht der Taupunkttemperatur der Portluft am Austritt des iI'!ärmetauschers.
Das Kondensat v;ird dazu verviendet, whaschflüssigkeit für den Wäscher und den Wärmetauscher
herzustellen.
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So-wohl im Wärmetauscher als auch im wäscher erhalten die dem Abluftstrom
bzw. der Waschflüssigkeit zugekehrten Plächen vorzugsweise eine antiadhäsive - also
staub- und rückstandsabweisende - und antikorrosive Beschichtung bekannter Art (z.
B. HALARR der Fa. Buser AG;., 3428) Wiler). Dadurch finden aus dem Portluftstrom
abgeschiedene Bestandteile an diesen Flächen keinen Halt und werden durch die Waschflüssigkeit
bzw.
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durch das Kondensat abgespült. Die antikorrosive Eigenschaft der Beschichtung
verhindert, daß die im fortluftstrom enthaltenen aggressiven Bestandteile (z. B.
Schwefeloxyde) zusammen mit Wasser die gefährdeten Flächen nicht durch Korrosion
zerstören.
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Sowohl der Wäscher als auch das Wärmetauschersystem erhalten eine
ausreichende Wärmeisolierung (z. B. ca. 7 - 8 cm Steinwolle).
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Abb. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführung
eines Wäschers in Kombination mit einem indirekt rekuperativ arbeitenden Wärmetauscher.
Die zu behandelnde Fortluft gelangt mit Hilfe des Ventilators (1) in den Wäscher
(2) Dort wird mit Hilfe der Pumpe (3) die Waschflüssigkeit (4) in die Zone (5) des
Wäschers gefördert und durch die Scherkräfte der Fortluft in kleine Tröpfchen zerrissen,
vobei sich die kleineren Schmutzteilchen an die größeren Tröpfchen anlagern. Die
schmutzbeladenen Tröpfchen werden in der Zone (6) des Wäscher abgeschieden und fließen
in die Waschflüssigkeit (4) zurück. Die gereinigte Fortluft (7) gelangt in den Lamellenrohrwärmetauscher
(8) und wird unter Abgabe von Wärme entwässert. Das Kondenset sammelt sich in der
Wanne (9), welche sich mit Hilfe des Überlaufs (10) entleert. Die entwässerte und
gekühlte Fortluft verläßt den Wärmetauscher am Austritt (11). Der Flüssigkeitsstand
im Wäscher wird mit Hilfe des Schwimmerreglers (12) geregelt, indem bei sinkendem
Flüssigkeitsstand der Waschflüssigkeit (4) aus dem Vorratsbehälter (13) frische
Waschflüssigkeit gefördert wird. Verschmutzte Waschflüssigkeit wird über das Ventil
(14) abgelassen.
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Auf der Lamellenwärmeaustauschfläche (30) abgeschiedene Schmutzteilchen
werden in Zeitabständen von mehreren n (z. B. an Wochenenden) mit Hilfe von Waschflüssigkeit,
wie diese im Wäscher angewendet wird, aus dem Vorratsbehälter (15), der Pumpe (16)
und den verteilerdüsen (17) durch Fluten abgespült.
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Die aufgefangene Waschflüssigkeit fließt aus der Wanne (9) in den
Vorratsbehälter (15) zurück. Atmosphärische Frischluft gelangt durch den Stutzen
(18) In den Lamellenrohrwärmetauscher (19), laird dort erwärmt und zum Trockner
(20) und Brenner des Trockners (21). geführt. Der Wärmetransport vom Wärmetauscher
(8).zum Wärmetauscher (19) erfolgt mit Hilfe der Pumpe (22), welche das Zwischenmedium
Wasser fördert.
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Abb. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführung
eines direkt rekuperativ arbeitenden Wärmetauschers.
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Der gereinigte Fortluftstrom (7) aus dem Wäscher (2) der Abb. 1 gelangt
in den Lamellenrohrwärmetauscher (8) und wird unter
Abgabe von Wäarme
entwässert. Das Kondensat sammelt sich in der Wanne (9), welche sich mit Hilfe des
Überlaufs (10) entleert. Auf der Rohrinnenwand des Lamellenrohrwärmetauschers (31)
abgeschiedene Schmutzteilchen werden in Zeitabständen von mehreren Tagen (z. B.
an Woehenenden) mit Hilfe von Waschflüssigkeit, wie diese in Wäscher verwendet wird,
aus dem Vorratsbehälter (15), der Pumpe (16) und den Verteilerdüsen (17) durch Fluten
abgespült. Die aufgefangene Waschflüssigkeit fließt aus der Wanne (9) in den Vorratsbehälter
(15) zurück. Atmosphärische Frischluft wird durch den Stutzen (18) in den Wärmetauscher
(8) geführt, dort erwärmt und zum Trockner (20) und Brenner des Trockners (21) geleitet.
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L e e r s e i t e