DE2648219A1 - Verfahren zum erhitzen eines stroemenden mediums in einer anlage zum eindampfen und trocknen eines produktes - Google Patents

Verfahren zum erhitzen eines stroemenden mediums in einer anlage zum eindampfen und trocknen eines produktes

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Description

Wiegand Karlsruhe GmbH, Einsteinstr. 9-15, 75o5 Ettlingen
Verfahren zum Erhitzen eines strömenden Mediums in einer Anlage zum Eindampfen und Trocknen eines Produktes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen eines von einem einzudampfenden Produkt verschiedenen strömenden Mediums in einer mehrere Kondensationsstufen unterschiedlicher Temperatur aufweisenden Anlage zum Eindamnfen und Trocknen des Produkts. Bei diesem Verfahren ist bevorzugt das strömende Medium Heiz- und Transportluft für ein in der Eindamnfanlage eingedamnftes Produkt zu einem Trockner, insbesondere Sprühtrockner oder Wirbelschichttrockner. Mittels des noch zu beschreibenden erfindungsgemäßen Verfahrens können aber auch andere strömende Medien in einer solchen Anlage erhitzt werden, beisnielsweise für Nebenaggregate, wie Nachtrockner und Transporteinrichtungen.
Es ist bei Anlagen solcher Art bekannt, die Heiz- und Transportluft für das in der Eindamnfanlage eingedamnfte Produkt zu einem Sprühtrockner durch einen mit Hoizdamnf einer vorgegebenen Temperatur, etwa 2oo°C, gespeisten Lufterhitzer zu
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leiten. Außerdem ist es bekannt, von der letzten Kondensationsstufe der Eindampfanlage Kondensat abzuzanfen und zur Vorwärmung der Heiz- und Transportluft zu verwenden, bevor sie in den Lufterhitzer gelangt. Beispielsweise hat die aus der Umgebung entnommene Luft eine Temperatur von 15°C, nach der Vorwärmung eine Temperatur von 35 C und nach dem Austreten aus dem Lufterhitzer eine Temperatur von 18o°C. Die Temperaturdifferenzen zwischen dem die Luft erhitzenden Medium (Heizdampf bzw. Kondensat) und der zu erhitzenden Luft sind über weite Strecken ziemlich groß, so daß erhebliche Entropiesprünge auftreten und damit die Wirtschaftlichkeit der Lufterhitzung relativ klein bleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Entroniesnrünge möglichst klein zu machen, also ein Verfahren eingangs qenannter Art mit höherer Wirtschaftlichkeit anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das strömende Medium in wenigstens zwei Stufen wenigstens teilweise durch Brüden und/oder Kondensat aus wenigstens zwei dieser Kondensationsstufen erhitzt wird. Da die Kondensationsstufen der Eindampfanlage unterschiedliche Temperatur haben, lassen sich dadurch die Temperaturdifferenzen zwischen dem (gegebebenfalls noch zusätzlich auf ein höheres Druckniveau gebrachten und dadurch zusätzlich erhitzen) Brüden und/oder Kondensat und den Stufen, in denen das strömende Medium erhitzt v/ird, mindern, was eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bedeutet.
Um den Brüden die jeweils gewünschte Temperatur bzw. den Druck bei günstigem thermischem Wirkungsgrad zu geben, wird bevorzugt Heizdampf unter Zuführung von Brüden, die von wenigstens
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einer Kondensationsstufe abgezapft sind,arbeitsleistend entspannt, das Gemisch verdichtet, wenigstens einer vorangehenden Kondensationsstufe zugeführt und danach als Heizdampf für das strömende Medium benutzt. Im Ergebnis hat dies eine Temperatur- bzw. Druckerhöhung der abgezapften Brüden zur Folge und eine Rückführung der Brüden zu einer Kondensationsstufe höherer Temperatur bzw. Druckes unter Bedingungen günstigen thermischen Wirkungsgrads.
Heizdampf kann aber auch oder zusätzlich unter Zuführung von Brüden, die von wenigstens einer Kondensationsstufe abgezapft sind, arbeitsleistend entspannt und wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums zugeführt werden. Hierdurch wird somit die Temperatur bzw. der Druck des dem Erhitzen des strömenden Mediums dienende Brüden erhöht, wiederum bei einem günstigen thermischen Wirkungsgrad.
Zusätzlich kann von wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums - vorteilhaft durch totale Kondensation gewonnenes - Kondensat abgeführt und wenigstens einer in Strömungsrichtung vorangehenden Stufe zugeführt werden. Dadurch wird die Abwärme einer Stufe zur Erhitzung des Mediums in einer vorangehenden Stufe thermisch günstig ausgenutzt.
Eine andere Möglichkeit zur Ausnutzung der Abwärme aus einer der Stufen zum Erhitzen des strömenden Mediums ist dadurch gegeben, daß von wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums - vorteilhaft durch totale Kondensation gewonnenes · Kondensat abgeführt und im Kreislauf einer zugeordneten Kondensationsstufe wieder zugeführt wird.
Die erörterte arbeitsleistende Entspannung des Heizdampfs erfolgt bevorzugt dadurch, daß der Heizdampf als Treibdampf einer Treibdüse eines Verdichters für den abgezapften Brüden zugeführt wird.
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Wenn im vorangehenden von einer Kondensationsstufe einer Eindampfanlage die Rede gewesen ist, so sollen hierunter auch gegebenenfalls vorhandene Zwischenkondensationsstufen oder Endkondensationsstufen gemeint sein.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt in einem Schaubild schematisch die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu einem bekannten Verfahren.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Anlage zur Durch führung des Verfahrens.
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der Anlage nach Fig. 2 in spezieller Ausführung.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt einer Anlage ähnlich Fig. in einer speziellen Ausführung.
Fig. 5 zeigt einen Teil einer anderen Ausführungsform einer Anlage.
In Fig. 1 stellt die Gerade 10 die Erhitzung der zum Trocknen des eingedampften Produkts benötigten Luft in Abhängigkeit von der der Luft zugeführten Wärme idealisiert dar. Dementsprechend ist auf der Abszisse die Temperatur in Grad Celsius und auf der Ordinate die zugeführte Wärme in kCal/h aufgetragen. Die Temperaturen 15, 35, 75 und 18 00C sind hervorgehoben.
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Nach dem Stand der Technik wurde dem Lufterhitzer ein Heizdampf mit einer Temoeratur von 2oo°C zugeführt. Bei einer Temperatur der erhitzten JjUft von beispielsweise 6o° war der Heizdampf total kondensiert (Punkt a in Fig. 1) und wurde dann bei einer Eigentemperatur von 1oo°C als Wasser (Punkt b in Fig. 1) wieder in den HeizdamDferzeuger zurückgeführt. Dies ist durch die geknickte Gerade 12 angedeutet. Der Abstand zwischen den Geraden 1o und 12 kennzeichnet die hohen Entropiesprünge und damit den relativ ungünstigen Wirkungsgrad. Die mehrfach geknickte Gerade 14 kennzeichnet das erfindungsgemäße Verfahren in einem Beispielfall.
Die Kondensation des Heizdampfes ist bereits bei einer Temperatur der zu erhitzenden Luft von beispielsweise 1oo°C abgeschlossen (Punkt c in Fig. 1). Zunächst erfolgt seine Unterkühlung von z.B. 2oo°C auf diese 1oo°C. Danach erfolgt die Erhitzung der Luft durch Kondensieren von Dampf der sechs Kondensationsstufen I bis VI. Die Sattdampftemperatur dieser Dämpfe ( = Entnahmedämpfe aus den Kondensationsstufen) liegt jeweils nahe der Temperaturen der zu erhitzenden Luft.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind sechs Verdampf- bzw. Kondensationsstufen I bis VI in Reihe geschaltet. Jedem Verdampfer Vr ist ein Abscheider A zugeordnet, der von dem aus dem Verdampfer austretenden Produkt den Brüden abscheidet und als Heizdampf der nachfolgenden Stufe zuführt. Das aus dem Abscheider A austretende eingedampfte Produkt wird jeweils über eine Pumpe P der nachfolgenden Verdampferstufe zugeführt. Die Zahlenangaben in den Verdampfern und Abscheidern kennzeichnen Temperaturen in 0C.
Das einzudampfende Produkt gelangt über eine Leitung 2o in einen Tank 22 und von dort aus über eine Pumpe 24 durch einen Vorerhitzer 26. Dann fließt das Produkt durch die Leitung 3o der Reihe nach durch die einzelnen Verdampfstufen, beginnend
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mit der Stufe VI und endend mit der Stufe I. Das aus der Stufe I austretende Produkt wird in Fallrohre der Stufe I geleitet und gelangt aus den Fallrohren, wie beschrieben, in den Abscheider A, der der Stufe I zugeordnet ist, von dort über die Pumpe P in Fallrohre der nächsten Stufe II usf. Aus dem Abscheider der VI. Stufe gelangt das eingedampfte Produkt in einen Tank 32 und von dort über eine Pumpe 34 und eine Leitung 36 zu der Sprühvorrichtung 38 eines hier nicht näher erläuterten, da grundsätzlich bekannten, Trockners 4o.
Als Heizmittel wird der Stufe I durch die Leitung 42 ein Heizdampf zugeführt. Dieser Heizdampf ist dadurch gewonnen, daß ein primärer Heizdampf von beispielsweise 2oo°C und 15 bar als Treibdampf einem Brüdenverdichter 44 zugeführt wird, indem dieser primäre Heizdampf arbeitsleistend expandiert und dabei einen Brüden komprimiert, der - im vorliegenden Beispiel - in der Stufe IV über die Leitung 46 mit einer Temperatur von 6 2°C und 218 mbar abgezapft ist. Das auf einem Boden 4 8 der Stufe I anfallende Kondensat des durch die Leitung 42 eingetretenen Heizdampfs wird durch eine nur schematisch angedeutete Leitung 5o einem entsprechenden Boden der Stufe II zugeführt und aus dem entsprechenden Boden der Stufe VI durch eine Leitung 52 abgeführt. Die Leitung 52 vereinigt sich mit einer Leitung 54, die das Kondensat aus dem Vorerhitzer 26 abführt. Über eine Pumpe 56 gelangt das Kondensat durch eine Leitung 58 zu einem Vorerhitzer 6o der Heiz- und Transportluft für den Trockner 4o. Das durch den Vorerhitzer 6o geflossene Kondensat wird in Pfeilrichtung abgeführt.
Von den Verdampfern der Stufen I bis VI ist über Leitungen Brüden abgezapft und einzelnen Stufen eines weiteren Vorerhitzers 64 zugeführt. Dabei ist die Temneratur bzw. Druck dieser Brüden der in dem Vorerhitzer 64 zunehmenden Temperatur der Heiz- und
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Transportluft angepaßt. Unterhalb des Vorerhitzers 64 sind an den Enden der einzelnen Stufen die Temperaturen angegeben, mit denen - im vorliegenden Beispiel - die Heiz- und Transportluft einzelne Stufen verläßt. In den einzelnen Stufen des Vorerhitzers 64 kondensiert der Brüden und wird in Richtung der Pfeile abgeführt.
Nach dem zweiten Vorerhitzer gelangt die erhitzte Heiz- und Transportluft durch einen konventionellen Erhitzer 66 in den Trockner 40. Aus dem Trockner 40 wird das durch die Trocknung des eingedampften Produkts gewonnene Pulver abgeführt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird der Brüden aus den einzelnen Verdampferstufen I bis VI durch die Leitungen in einzelne Parallelleitungen 68 aufgeteilt und das Kondensat wird aus den einzelnen Stufen des Vorerhitzers 64 über die Leitungen 7 0 der jeweils vorangehenden Stufe zugeführt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird nicht Brüden, sondern Kondensat aus einer Verdampferstu.'e Vr von deren Brüden 48 abgeführt und über eine Pumpe 72 durch eine Leitung 74 geschickt, die die Leitung 76,durch welche die Heiz- und Transportluft strömt, in Stromaufwärtsrichtung mehrfach schneidet oder sich mehrfach wendelförmig um diese Leitung schlingt. Dann wird das Kondensat durch die Leitung 78 wieder in den Verdampfer V zurückgeführt. Für das vorliegende Beispiel ist angenommen, daß der Verdampfer zur Stufe III nach Fig. 2 gehört.
Dabei ist wichtig, daß die im Kreislauf geführte Kondensatmenge je Zeiteinheit unabhängig von der in dieser Kondensationsstufe
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anfallenden Kondensatmenge ist. Somit wird eine beliebige Wärmeentnahme ermöglicht.
Dabei ist vorausgesetzt, daß in der entsprechenden Kondensationsstufe III hinreichend Kondensat gespeichert werden kann, um das Leitungssystem dieses Kondensatkreislaufes über die Leitung 78 zu füllen. Wie das im einzelnen geschieht, ist dem Fachmann bekannt.
Bei dem AusführungsbeisDiel nach Fig. 5, deren Eindaittnfanlage im wesentlichen der der Fig. 2 entspricht, ist von einem Abscheider A Brüden über eine Leitung 8o abgezweigt, beispielsweise 3oo kg/h bei einer Temneratur von 42 C entsprechend einem Druck von 82 mbar. Dieser Brüden gelangt in einen Brüdenverdichter 82, der durch die Leitung 84 mit 3oo kg/h Heizdampf einer Temperatur von 2oo°C und 16 bar betrieben wird. Der Heizdampf entspannt sich in dem Brüdenverdichter 82 unter Arbeitsleistuna und gibt über die Leitung 86 im vorliegenden BeisDiel 6oo kg/h Dampf einer Temperatur von 54°C unter einem Druck von 15o mbar an eine Stufe 88 eines Vorerhitzers für die Heiz- und Transportluft ab. Aus der Stufe 88 wird in Pfeilrichtung das Kondensat des Dampfes abgeführt.
Von dem Boden 48 des Verdampfers Vr wird durch eine Leitung 9o Kondensat einer vorangehenden Vorerhitzungsstufe 92 zugeführt und von dort in Pfeilrichtung abgeführt. Die einzelnen Zahlenangaben längs der Leitung, durch die die Heiz- und Transportluft strömt, kennzeichnen wieder Temperaturen in 0C.
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L e e r s e i f e

Claims (8)

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    Patentansprüche
    y. Verfahren zum Erhitzen eines von einem einzudampfenden v~^ Produkt verschiedenen strömenden Mediums in einer mehrere Kondensationsstufen unterschiedlicher Temperatur aufweisenden Anlage zum Eindampfen und Trocknen eines Produkts, dadurch gekennzeichnet, daß das strömende Medium in wenigstens zwei Stufen wenigstens teilweise durch Brüden und/oder Kondensat aus wenigstens zwei dieser Kondensationsstufen erhitzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    das strömende Medium Heiz- und Transportluft für ein in der Eindampfanlage eingedampftes Produkt zu einem Trockner, insbesondere Sprühtrockner oder Wirbelschichttrockner, ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Heizdampf unter Zufügung von Brüden, die von wenigstens einer Kondensationsstufe abgezapft sind, arbeitsleistend entspannt das Gemisch verdichtet und wenigstens einer vorangehenden Kondensationsstufe zugeführt und danach als Heiadampf für das strömende Medium benutzt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Heizdampf unter Zufügung von Brüden, die von wenigstens einer Kondensationsstufe abgezapft sind, arbeitsleistend entspannt und verdichtet und wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums zugeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums - vorteilhaft durch totale Kondensation gewonnenes - Kondensat abgeführt und wenigstens einer
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    in Strömungsrichtung vorangehenden Stufe zugeführt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums - vorteilhaft durch totale Kondensation gewonnenes - Kondensat abgeführt und im Kreislauf einer zugeordneten Kondensationsstufe wieder zugeführt wird.
  7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdampf zur Entspannung unter Arbeitsleistung als Treibdampf einer Treibdüse eines Verdichters für den abgezapften Brüden zugeführt ist.
  8. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bi s 7 oder Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kondensationsstufe eine Zwischenkondensationsstufe oder eine Endkondensationsstufe der Eindampfanlage ist.
    809818/0037
    ORIGINAL
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