DE2634072B2

DE2634072B2 - Trommeltrockner

Info

Publication number: DE2634072B2
Application number: DE2634072A
Authority: DE
Inventors: Shoji Chiba Itoh; Masayuki Koganei Tokio Otsuka; Naoki Tokio Shimizu; Hidemasa Tokio Tsuruta
Original assignee: Nittetsu Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kankyo Engineering Ltd
Priority date: 1975-10-04
Filing date: 1976-07-29
Publication date: 1978-08-24
Also published as: IT1061376B; CA1063800A; NL171378B; DE2634072A1; FR2326219B1; GB1524471A; JPS5857672B2; NL171378C; NL7603701A; US4093505A; FR2326219A1; JPS5244448A

Description

Die Erfindung betrifft einen Trommeltrockner zum Erwärmen und Entwässern eines wasserhaltigen Stoffes mit einer drehbar gelagerten zylindrischen Trommel mit einem Beschickungsende, einem Abgabeende und sich dazwischen in Längsricntung der Trommel erstreckenden Randkammern, mit einer auf das Beschickungsende gerichteten Speiseleitung zum Einspeisen des wasserhaltigen Stoffes, mit einer am Beschickungsende vorgesehenen Heizvorrichtung zur Erzeugung von axial durch die Trommel zu leitender Heißluft, mit einer das Beschickungsende der Trommel umschließenden und mit einer Auslaßöffnung der Heizvorrichtung verbundenen Einlaßhaube und mit einer das Abgabeende der Trommel umschließenden Abgabehaube mit offenem Boden sowie mit einer in den oberen Bereich mündenden Abgasleitung.

Aus der US-PS 33 60 868 ist bereits ein derartiger Trommeltrockner bekannt, der eine Anzahl von durch geschlossene Trennwände getrennte Kammern aufweist. Der bekannte Trommeltrockner dient zum Trocknen von Getreide oder Mais und weist an den

ίο Trennwänden befestigte Schaufeln zur Mitnahme und Umwälzung des Trockengutes bei sich drehender Trommel auf.

Ein Nachteil des bekannten Trommeltrockners liegt darin, daß dieser nur für das Trocknen von teilchenförmigem Trockengut geeignet ist. Ein schlammiges oder fluides Trockengut rinnt bei dem bekannten Trommeltrockner an dessen geschlossenen Trennwänden entlang und wird in den Schaufeln gehalten, wobei der zum Trocknen eingesetzte Heißluftstrom auf der Oberfläche des Schlammes entlangstreicht, ohne dabei mit der Unterseite der auf der Trennwand haftenden Schlammschicht in Berührung zu gelangen. Bei einem schlammigen Trockengut erfolgt daher eine wesentlich schlechtere Wärmeübertragung als bei einem teilchenförmigen Trockengut.

Aus der DE-PS 1 47 750 ist ferner ein Trommeltrockner bekannt, bei dem sich das Trockengut im Gegenstrom zum Trockenmittel bewegt, und bei dem eine nach Art eines Siebes gelochte Scheidewand in der

jo ganzen Länge der Trommel derart angeordnet ist, daß sie die letztere in zwei gleiche Hälften teilt, so daß das Trockengut durch diese Siebwand hindurch regenartig in der ganzen Trommel verteilt wird. Durch die Aufteilung in nur zwei Trockenkammern ist der Trockeneffekt insbesondere für schlammiges Trockengut wesentlich schlechter als bei Trommeltrocknern mit Zentralkammer und die Zentralkammer umgebenden Randkammern.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, einen sowohl für schlammiges als auch für teilchenförmiges Trockengut verwendbaren Trommeltrockner mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Wärmeübertragungseigenschaften zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient gemäß der Erfindung ein Trommeltrockner der eingangs erwähnten Art, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß die Trommel eine zentral angeordnete Mittelkammer aufweist, daß die die Mittelkammer bildende zylindrische Trennwand und die die Randkammern bildenden radialen Trennwände Siebwände sind, und daß in der Mittelkammer und in den Randkammern zur Wärmeübertragung dienende, an sich bekannte Verdichtungselemente liegen.
Dadurch wird erreicht, daß der zum Trocknen dienende Heißluftstrom durch die an sich bekannten Siebwände auch an die den Trennwänden zugewandte Seite des Trockengutes gelangt. Zur besseren und gleichmäßigeren Kontaktierung des Trockengutes mit dem Heißluftstrom dient die zwischen den Randkam-

bo mern liegende Mittelkammer, aus der der durchgeleitete Heißluftstrom von innen nach außen in die umgebenden Randkammern dringt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Trommeltrockners liegt darin, daß das schlammige Trockengut durch die öffnungen in den Siebwänden in die benachbarten Kammern tropft und dabei dem Heißluftstrom eine große Wärmeübertragungsoberfläche aussetzt. Eine dicke, gärfähige Abfalllauge ist mit einem derartigen Trockner so weit

konzentrierbar, daß sie lediglich bei Erwärmung in gewissem Maße flüssig ist, während sie bei Raumtemperatur oder nach dem Abkühlen als feste Phase vorliegt. Ferner läßt sich bei der Aufbereitung von Abwässern angefallener Naßschlamm mit Hilfe des erfindungsgemäßen Trommeltrockners in ein trockenes Pulver umwandeln.

Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Aufbereitung von industriellen Abwässern zu verbrennbaren Abfallstoffen, beispielsweise in fester Form oder als dicker Schlamm, wodurch nur wenig oder gar kein zusätzlicher Brennstoff erforderlich ist, während beim Aufbereiten von Abwässern auf bekannte Weise der Schlamm die Heizflächen verlegt und damit die Wärmeübertragungsfähigkeit so weit verringert, daß die zum Verdampfen des Wassers erforderliche Temperatur nicht erreicht und der Abwasserschlamm nicht getrocknet werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung,

F i g. 2 eine Teilansicht eines Längsschnittes durch eine drehbare Trommel mit Metailringen als Verdichtungselemente,

Fig.3 einen Querschnitt durch die Trommel nach Fig. 2,

F i g. 4 eine Teilansicht eines Längsschnittes durch die Trommel mit Metallrohren als Verdichtungselemente,

F i g. 5 einen Querschnitt durch die drehbare Trommel nach F i g. 4.

F i g. 1 zeigt das ununterbrochene Einspeisen eines wasserhaltigen Stoffes durch eine Einspeiseinrichtung 11 und über eine Einspeisleitung 12 in einen Endbereich einer zylindrischen drehbaren Trommel 1. Der beispielsweise als Lösung, als Trübe oder als Paste vorliegende Stoff wird in die Trommel gepumpt, während ein Schlamm zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Förderbandes eingespeist wird. Die Einspeiseinrichtung wird in Abhängigkeit von der Art des einzuspeisenden Stoffes gewählt.

Um die Trommel 1 sind Reifen 8 befestigt, die drehbar auf Stützrollen 9 montiert sind. Der Antrieb der Trommel 1 erfolgt von außen beispielsweise durch einen Riementrieb. Ein Ende der drehbaren Trommel 1 ist mit einer Einlaußhaube 10 abgedeckt, mit der eine Luft-Heizungseinrichtung 23 mit unabgedeckter Flamme zum Einblasen von heißem Gas in die Trommel 1 verbunden ist. Die Luftheizungseinrichtung 23 besitzt an einem Ende einen Brenner 24, dem Brennstoff und Luft durch Leitungen 25 und 26 zugeführt werden. Ein Teil des Abgases wird durch eine Abgasrückleitung 27 in die Heizungseinrichtung 23 zur Vermischung und Verdünnung des Verbrennungsgasstromes zurückgeleitet, um den aus der Heizungseinrichtung 23 austretenden Heißgasstrom auf einer vorgegebenen Temperatur, beispielsweise 600⁰C, zu halten.

Das andere Ende der Trommel 1 ist mit einer Abgabehaube 13 abgedeckt, in der das die in der Trommel 1 verdampfte Feuchtigkeit enthaltende Abgas vom entwässerten Produkt getrennt und durch eine Abgasleitung 15 zu einem Staubabscheider 16 zur Entfernung von feinem Staub 18 und anschließend zu einem Abgasgebläse 19 geleitet wird. Der Sog des Gebläses 19 ist so eingestellt, daß der Innendruck in der drehbaren Trommel 1 etwa auf atmosphärischem Druck gehalten wird, damit ein Teil des Abgases auf die zuvor erwähnte Weise in die Heizungseinrichtung rückführbar ist, während der übrige Teil des Abgases über ein Regelventil 21 und eine Abströmleitung 20 abgelassen wird. Das entwässerte Produkt 17 wird andererseits durch eine in Abhängigkeit von der Art des zu

<-, trocknenden Stoffes ausgewählte Abgabeeinrichtung 14 aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgegeben.

Der erfindungsgemäße Erwärmungs- und Verdampifungsvorgang in der drehbaren Trommel 1 wird irn folgenden anhand der F i g. 2 bis 5 beschrieben, die eine

ίο drehbare Trommel 1 mit einer Anzahl von Kammern 7 zeigen, in denen vereinzelte metallische Verdichtungsielemente 6 zur Aufnahme von Wärme aus der eingeblasenen Heißluft und zur Wärmeübertragung an den eingespeisten wasserhaltigen Stoff dienen. Die Form der Verdichtungselemente hängt ebenfalls von der Art des eingespeisten Stoffes ab. Die F i g. 2 und 3 zeigen Verdichtungselemente für Kammern, die mit einem flüssigen Stoff beschickt werden. Diese Verdichtungselemente 6 sind beispielsweise Rohrstücke, deren Länge ihrem Durchmesser entspricht. Derartige Ringe finden bevorzugte Verwendung bei der Erfindung und werden als Raschig-Ringe bezeichnet In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen die Kammern 7 eine zentral angeordnete, zylindrische Mittelkammer und sechs die Mittelkammer umgebende Randkammern (F i g. 3). Jede der Kammern ist in axialer Richtung außerdem gemäß Fi g. 2 in eine Anzahl von Unterkammern unterteilt. Die Kammern und die Unterkammern sind von benachbarten Kammern durch Trennwände 2 bis 5 abgeteilt, die beispielsweise aus Gittern, Drahtnetzen oder Lochplatten gebildet sind und ein Durchströmen des eingespeisten Stoffes, des Verbrennungsproduktes und des heißen Gasstroms gestatten, während die Verdichtungselemente zurückgehalten werden. Eine durch die Einspeisleitung 12 eingespeiste Einsatzflüssigkeit wird unmittelbar nach dem Auftreffen auf den Boden einer Kammer der drehbaren Trommel 1 durch die Verdichtungselemente nach oben getragen, die beim Drehen der Trommel 1 in der Kammer ständig durcheinanderwirbeln. Nach der höchsten Stellung der Kammer gelangt diese wieder in die unterste Stellung und nimmt weitere Flüssigkeit mit den durcheinanderwirbelnden Verdichtungselementen auf. Bei einer Umdrehung der Trommel 1 wirbeln die Verdichtungselemente somit in den jeweiligen Kammern durcheinander, wobei sich ihre Oberflächen berühren und aneinander reiben. Die dabei geschöpfte Flüssigkeit wird an den Innen- und Außenflächen der Verdichtungselemente mitgenommen und tropft bei nach oben

so bewegter Kammer auf die in den unteren Kammern angeordneten Ringe. Die Eigenwärme des gleichmäßig durch den gesamten Querschnitt der Trommel 1 strömenden heißen Gasstromes wird an die Innen- und Außenflächen der Ringe und damit gleichzeitig an die auf diesen Flächen haftende Flüssigkeit übertragen. Dadurch verdampft der Wasseranteil der Flüssigkeit und verdickt diese zunehmend, ohne daß die verdickte Flüssigkeit an den Verdichtungselementen lokal überhitzt wird und einen Wärmestau bewirkt, da die

ω Verdichtungselemente andauernd heftig durcheinanderwirbeln. Selbst wenn die Flüssigkeit viskos wird oder kristallisiert, tritt kein Wärmestau an den Ringflächen auf, da sich der erwärmte Stoff nicht auf den Ringoberflächen festsetzen oder durch Überhitzung zersetzen kann, so daß keine Verklebungsproblerr»e auftreten.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt somit in der durcheinanderwirbelnden Bewegung der Ver-

dichtungselemente, die einen guten Kontakt des heißen Gasstromes mit der Flüssigkeit unterstützen. Aus Festigkeits- und Wärmeleitfähigkeitsgründen werden vorzugsweise metallische Verdichtungselemente verwendet. Ein weiteres wesentliches Merkmal der ■; Erfindung ist die Unterteilung des Querschnitts der drehbaren Trommel in eine Anzahl unabhängig unterteilter Kammern, die jeweils mit einer bestimmten Menge von vereinzelten Verdichtungselementen gefüllt sind. Die erfindungsgemäße Trommel gestattet im in wesentlichen über ihren gesamten Querschnitt eine gleichmäßige Wärmeübertragung vom heißen Gasstrom an den eingespeisten Stoff. In einer einfachen, bekannten hohlen Trommel ohne derartige Kammern würden die Verdichtungselemente andauernd in der ι-, Nähe des Bodens liegenbleiben und der Heißluftstrom ohne Wärmeaustausch darüberstreichen. Die Wärmeübertragung ist dadurch wesentlich schlechter, selbst wenn die gleiche Anzahl von Verdichtungselementen wie bei der erfindungsgemäßen Trommel verwendet 2» wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Anordnung von unterteilten Kammern in der drehbaren Trommel die Wärmeübertragungseigenschaften verbessert und die Herstellung einer größeren Vorrichtung gestattet. Bei einer größeren Trommel ist die Anzahl der im Querschnitt angeordneten Kammern vorzugsweise vergrößert, während jede derartige Kammer in axialer Richtung gemäß F i g. 3 unterteilt ist. Die Wärmeübertragungseigenschaften lassen sich außerdem noch durch jo Gegeneinanderversetzen der axial ausgerichteten Kammern steigern, denn der heiße Gasstrom nimmt in diesem Fall k( inen geraden, sondern einen gestaffelten oder versetzten Strömungsweg.

Je nach Art des eingespeisten Stoffes oder Produktes ist der innere Aufbau der Trommel 1 gemäß F i g. 4 und 5 veränderbar. Das in Fig.4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel dient zum Entwässern und Trocknen von überschüssigem Schlamm aus einem Abwässerschlamm-Aktivierungsprozeß und zur Aufbereitung des Schlammes zu einem Pulver. Gemäß den Figuren werden Metallrohre anstelle von Ringen als Verdichtungselemente verwendet. Die Metallrohre erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte Länge ihrer jeweiligen Kammer, wobei ihre jeweils gegenüberliegenden Enden zur Verhinderung des Eindringens von eingespeistem Material verschlossen sind. Der Querschnitt der Trommel ist in fünf Kammern mit einer zylindrischen Mittelkammer unterteilt, wobei in jeder der Kammern eine bestimmte Anzahl von Metallrohren liegt, die durch Trennwände 2', durch die Zylinderwand der Mittelkammer 3', durch die Endwand 4' und durch die Zwischenwand 5' in ihrer Lage gehalten werden.

Das in den F i g. 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine zu ihrem rechten Ende nach unten geneigt montierte Trommel Γ ohne Endwand am linken Beschickungsende, da die Metallrohre bei der Drehbewegung der Trommel 1 nicht aus dem linken Beschickungsende austreten können. Wasserhaltiger Schlamm wird durch eine Speiseleitung 12' in eine der Kammern gemäß F i g. 4 eingespeist, erwärmt und während des Mahlens zwischen den Verdichtungselementen entwässert und getrocknet. Dabei dienen die Wände der Verdichtungsrohre als Wärmeübertrager und der auf den Rohren abgelagerte Stoff wird ununterbrochen abgeschlagen, wodurch ein Wärmestau und ein Zusammenballen des eingespeisten Stoffes verhindert wird, so daß keine Zersetzung in überhitzten Bereichen auftritt. Der abgegebene Stoff wird somit von der Schwerkraft und mit Hilfe des heißen Gasstromes durch die Zwischenräume in oder zwischen den jeweiligen Kammern geleitet, wobei gleichzeitig eine Erwärmung, Entwässerung und Trocknung auf die in Verbindung mit den F i g. 2 und 3 beschriebene Weise erfolgt. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die Beschreibung dieser oder ähnlicher Arbeitsabläufe verzichtet.

Beispiel 1

Es wurde eine drehbare Trommel der in den F i g. 2 und 3 dargestellten Art zu Versuchszwecken als Konzentrierungs-/Trocknungsvorrichtung mit einem Innendurchmesser von 380 mm, einer Länge von 770 mm und einem Innenvolumen von 86,7 Liter gebaut. 20A-Stahlrohre wurden zu 30 mm langen Ringen zerschnitten und in jede Kammer der Trommel eingebracht, so daß sie etwa 65% des Innenraumes der Trommel einnahmen. Es wurde Propangas verbrannt und der dabei erhaltene heiße Gasstrom wurde nach dem Verdünnen mit Luft in axialer Richtung durch die Trommel geleitet, wobei eine Destillationsabfallflüssigkeit aus der alkoholischen Vergärung von Endmelasse durch indirektes Erwärmen auf etwa 35% konzentrier! und die konzentrierte Flüssigkeit durch die Einspeisleitung 12 eingespeist wurde. Die nachstehende Tabelle zeigt die dabei erhaltenen Ergebnisse.

Probe Flüssigkeitsmenge (kg/h) Gastemperatur (°C)

(Flüssigkeitstemperatur)

am Einlaß

Differenz
oder verdampftes

am Auslaß am Einlaß am Auslaß Wasser

(kg/h) Flüssigkeitskonzentration Verdampfungsgeschwindigkeit

am Einlaß am Auslaß

(kg H2O/m3, h)

119,7
122,5

50.1 820
(26)

52.2 800
(27)

150
(89)

160
(92)

69,6 70,3 35,2
32,7

80,5
76,5

803

811

Die Verdampfungsgeschwindigkeit wurde als Verdampfung je Volumeneinheit der leeren Trommel definiert.

Beispiel 2

Es wurde die im Beispiel 1 beschriebene Vorrichtung verwendet, wobei der Innenraum gemäß dem in den F i g. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel gestalte und jede Kammer in axialer Richtung in dre Unterkammern unterteilt wurde. Als Verdichtungsele mente wurden 20A-Stahlrohre mit Längen von etwi 250 mm verwendet. Nach dem Verschließen de einander gegenüberliegenden Enden der Verdichtungs rohre wurden diese in die jeweiligen Kämmen

eingelegt, worin sie etwa 50% des Raumes einnahmen. Es wurde ein heißer Gasstrom erzeugt und auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise durch die Trommel geleitet, während gleichzeitig Faulschlammkuchen von

einer städtischen Kläranstalt am Beschickungsende der Trommel eingespeist wurde. Die dabei erzielten Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle angeführt.

Probe	Flüssigkeitsmenge (kg/h)	am Auslaß	Gastemperatur (⁰C)	am Auslaß	Differenz	Wassergehalt (%)	3,5	Trocknungs
			(Kuchentemperatur)		oder ver dampftes Wasser			geschwindigkeit
	am Einlaß	31,3	am Einlaß	145	(kg/h)		5,2
				(85)	26,9	am Einlaß am Auslaß		(kg H2O/m3, h)
1	58,2	34,1	580	150			310
			(25)	(86)	27,7	48,3
2	61,8	610			319
		(25)	48,0

Der nach jedem Prüfversuch erhaltene getrocknete Schlamm lag als Pulver vor und war dem Abgabeende dei Trommel leicht entnehmbar. In den Kammern trat kein Zusammenballen oder Verkleben des eingespeisten Stoffes auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Trommeltrockner zum Erwärmen und Entwässern eines wasserhaltigen Stoffes mit einer drehbar gelagerten zylindrischen Trommel mit einem Beschickungsende, einem Abgabeende und sich dazwischen in Längsrichtung der Trommel erstreckenden Randkammern, mit einer auf das Beschickungsende gerichteten Speiseleitung zum Einspeisen des wasserhaltigen Stoffes, mit einer am Beschickungsende vorgesehenen Heizvorrichtung zur Erzeugung von axial durch die Trommel zu leitender Heißluft, mit einer das Beschickungsende der Trommel umschließenden und mit einer Auslaßöffnung der Heizvorrichtung verbundenen Einlaßhaube und mit einer das Abgabeende der Trommel umschließenden Abgabehaube mit offenem Boden sowie mit einer in den oberen Bereich mündenden Abgasleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (1; Γ) eine zentral angeordnete Mittelkammer aufweist, daß die die MitteJkammer bildende zylindrische Trennwand (3; 3') und die die Randkammern (7, T) bildenden radialen Trennwände (2, 2') Siebwände sind, und daß in der Mittelkammer und in den Randkammern (7, 7') zur Wärmeübertragung dienende, an sich bekannte Verdichtungselemente (6; 6') liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelkammer und die Randkammern (7; 7') in Längsrichtung der Trommel (1; Γ) durch Zwischenwände (5; 5') unterteilt sind, die in Form von Siebwänden quer zur Trommellängsachse verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem in der Abgasleitung vorgesehenen Staubabscheider zur Entfernung von feinem Staub aus dem Abgas sowie mit einem stromabwärts vom Staubabscheider liegenden Gebläse zur Aufrechterhaltung von atmosphärischem Druck in der Trommel, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich hinter dem Gebläse (19) verzweigende Abgasrückleitung (27) in die Heizeinrichtung (23) mündet, um einen Teil des Abgases als Verdünnungsgas zurückzuführen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungselemente (6) Raschig-Ringe sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungselemente (6') Metallrohre sind, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge ihrer jeweiligen Kammer (7') erstrecken.