DE2648219C3 - Verfahren zum Erhitzen eines strömenden, von einem einzudampfenden und anschließend zu trocknenden Produkt verschiedenen Mediums, das z.B. als Heiz-, Transport- oder Behandlungsmittel für dieses Produkt dient - Google Patents
Verfahren zum Erhitzen eines strömenden, von einem einzudampfenden und anschließend zu trocknenden Produkt verschiedenen Mediums, das z.B. als Heiz-, Transport- oder Behandlungsmittel für dieses Produkt dientInfo
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Description
55
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen eines strömenden, von einem einzudampfenden und
anschließend zu trocknenden Produkt verschiedenen Mediums, das z. B. als Heiz-, Transport' oder Behandlungsmittel
für dieses Produkt dient in einer Anlage, die ω
ein mehrere Kondensationsstufen unterschiedlicher Temperatur aufweisendes Eindampfaggregat und einen
Trockner zum Eindampfen Und/öder Trocknen des Produkts umfaßt.
Ein Verfahren dieser Art ist nach dem Prospekt »Sprühtrocknung in der Milchindustrie« (B-Na-214) der
Firma Niro Atomizer Kopenhagen, Blatt Xl »Komplette Fabrikanlagen« bekannt. Bei diesem Verfahren ist
bevorzugt das strömende Medium Heiz- und Transportluft für ein in der Eindampfanlage eingedampftes
Produkt zu einem Sprühtrockner, Mittels des noch zu beschreibenden erfindungsgemäßen Verfahrens können
aber auch andere strömende Medien in einer solchen Anlage erhitzt werden, beispielsweise für Nebenaggregate,
wie Nachtrockner und Transporteinrichtungen.
Es ist bei Verfahren eingangs genannter Art bekannt, die Heiz- und Transportluft für das in der Eindampfanlage
eingedampfte Produkt zu einem Sprühtrockner durch einen mit Heizdampf einer vorgegebenen
Temperatur, etwa 2000C, gespeisten Lufterhitzer zu leiten. Außerdem ist es bekannt, von der letzten
Kondensationsstufe der Eindampfanlage Kondensat abzuzapfen 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 1800C 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 der Wirkungsgrad der Lufterhitzung
relativ klein bleibt
Aufgabe der Erfindung ist es, die Entropiesprünge möglichst zu vermeiden oder herabzusetzen, also ein
Verfahren eingangs genannter Art mit höherem thermischem Wirkungsgrad 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 (gegebenenfalls noch zusätzlich erhitzten) Brüden und/oder
Kondensat und den Stufen, in denen das strömende Medium erhitzt wird, mindern, was einer Erhöhung des
thermischen Wirkungsgrades bedeutet
Um den Brüden die jeweils gewünschte Temperatur bei günstigem thermischem Wirkungsgrad zu geben, ist
das Verfahren bevorzugt dadurch gekennzeichnet, daß frischer Heizdampf unter Zufügung von Brüden, die von
wenigstens einer Kondensationsstufe abgezapft sind, arbeitsleistend entspannt das Gemisch verdichtet,
wenigstens einer vorangehenden Kondensationsstufe zugeführt und danach als Heizdampf für das strömende
Medium benutzt wird. Im Ergebnis hat dies eine Temperaturerhöhung der abgezapften Brüden zur
Folge und eine Rückführung der Brüden zu einer Kondensationsstufe höherer Temperatur unter Bedingungen
günstigen thermischen Wirkungsgrads.
Überdies ist das Verfahren bevorzugt dadurch gekennzeichnet, daß frischer 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. Hierdurch wird
somit die Temperatur des dem Erhitzen des strömenden Mediums dienenden Brüden erhöht, wiederum bei
einem günstigen thermischen Wirkungsgrad.
Überdies ist das Verfahren bevorzugt dadurch gekennzeichnet, daß von wenigstens einer Stufe zum
Erhitzen des strömenden Mediums — Vorteilhaft durch totale Kondensation gewonnenes — Kondensat abge-
führt und wenigstens einer in Strömlingsrichtung vorangehenden Stufe zugeführt wird. 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 w gewonnenes — Kondensat abgeführt und im Kreislauf
einer zugeordneten Kondensationsstufe wieder zugeführt wird.
Die erörterte arbeitsleistende Enspannung des Heizdampfes erfolgt bevorzugt dadurch, daß der frische ι s
Heizdampf zur Entspannung unter Arbeitsleistung als Treibdampf einer Treibdüse eines Verdichters für den
abgezapften Brüden zugeführt ist
Wenn im vorangehenden von einer Kondensationsstufe einer Eindampfanlage die Rede gewesen ist, so
sollen hierunter auch gegebenenfalls vorhandene Zwischenkondensaiionsstufen oder Endkondensationsstufen
gemeint sein.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben.
F i g. 1 zeigt in einem Schaubild schematisch die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens im
Vergleich zu einem bekannten Verfahren.
F i g. 3 zeigt einen Ausschnitt der Anlage nach F i g. 2
in spezieller Ausführung, »)
Fig.4 zeigt einen Ausschnitt einer Anlage ähnlich
F i g. 2 in einer speziellen Ausführung,
Fig.5 zeigt einen Teil einer anderen Ausführungsform einer Anlage.
In F i g. 1 stellt die Gerade 10 die Erhitzung der zum Jr>
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 Tempera- -w
türen 15,35,75 und 180° C sind hervorgehoben.
Nach dem Stand der Technik wurde dem Lufterhitzer ein Heizdampf mit einer Temperatur von 2000C
zugeführt Bei einer Temperatur der erhitzten Luft von beispielsweise 60° war der Heizdampf total kondensiert «
(Punkt a in Fig. 1) und wurde dann bei einer Eigentemperatur von 100°C als Wasser (Punkt b in
Fig. 1) wieder in den Heizdampferwjger zurückgeführt.
Dies ist durch die geknickte Gerade 12 angedeutet Der Abstand zwischen den Geraden 10 und w
12 kennzeichnet die hohen Entropiesprünge und damit den relativ ungünstigen Wirkungsgrad. Die mehrfach
geknickte Gerade 14 kennzeichnet das erfindungsgemäße Verfahre!, in einem Beispielfall.
Die Kondensation des Heizdampfes ist bereits bei v>
einer Temperatur der zu erhitzenden Luft von beispielsweise 1000C abgeschlossen (Punkt ein Fig. 1).
Zunächst erfolgt seine Unterkühlung von z. B. 200° C auf diese 100°C. Danach erfolgt die Erhitzung der Luft
durch Kondensieren von Dampf der sechs Kondensa- w>
tionsstufen I bis Vl. Die Sattdampftemperatur dieser Dämpfe ( = Entnahmedämpfe aus den Kondensationsstufen} liegt jeweils nahe der Temperaturen der zu
erhitzenden Luft Der Abstand zwischen der Geraden 10 und der mehrfach geknickten Geraden 14 kennzeich- &Γ>
net im Unterschied zu dem entsprechenden Abstand der geknickten Geraden 12 den erheblich verbesserten
thermischen Wirkungsgrad.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sind sechs
Verdampf- bzw. Kondensationsstufen I bis V! 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 ° C.
Das einzudampfende Produkt gelangt über eine Leitung 20 in einen Tank 22 und von dort aus über eine
Pumpe 24 durch einen Vorerhitzer 26. Dann fließt das Produkt durch die Leitung 30 der Reihe nach durch die
einzelnen Verdampfstufen, beginnend 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 Ober die Pumpe P in Fallrohre der nächsten
Stufe II usf. Aus dem Abscheider der VI. Stufe gelangt das eingedampfte Produkt in einen Tunk 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 40.
Als Heizmittel wird der Stufe I durch die Leitung 42 ein Heizdampf zugeführt Dieser Heizdampf ist dadurch
gewonnen, daß ein primärer Heizdampf von beispielsweise 2000C 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 62°C und 218 mbar abgezapft ist Das auf einem Boden 48 der Stufe I anfallende
Kondensat des durch die Leitung 42 eingetretenen Heizdampfs wird durch eine nur schematisch angedeutete
Leitung 50 einem entsprechenden Boden der Stufe II zugeführt und aus dem entsprechenden Bode;» der
Stufe VI durch eine Leitung 52 abgeführt Die Leitung 52 vereinigt sich mit einer Leitung 54, die das Kondensat
aus i.:2m Vorerhitzer 26 abführt Ober eine Pumpe 56
gelangt das Kondensat durch eine Leitung 58 zu einem Vorerhitzer 60 der Heiz- und Transportluft für den
Trockner 40. Das durch den Vorerhitzer 60 geflossene Kondensat wird in Pfeilrichtung abgeführt
Von den Verdampfern der Stufen I bis VI ist über Leitungen 62 Brüden abgezapft und einzelnen Stufen
eines weiteren Vorerhitzers 64 zugeführt Dabei ist die Temperatur bzw. Druck dieser Brüden der in dem
Vorerhitzer 64 zunehmenden Temperatur der Heiz- und 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 Vl durch die Leitungen 62 in einzelne Parallelleitungen 68
aufgeteilt und das Kurdensat wird aus den einzelnen Stufen des Vorerhitzers 64 über die Leitungen 70 der
jeweils vorangehenden Stufe zugeführt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 wird nicht
Brüden, sondern Kondensat aus einer Verdampferstufe V 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 76 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 F i g. 2 gehört.
Dabei ist wichtig, daß die im Kreislauf geführte Kondensatmenge je Zeiteinheit unabhängig von der in
dieser Kondensationsstufe 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 Ausführungsbeispiel nach F i g. 5, derer Eindampfanlage im wesentlichen der der Fig. ί
entspricht, ist von einem Abscheider A Brüden über eim Leitung 80 abgezweigt, beispielsweise 300 kg/h be
r> einer Temperatur von 42°C entsprechend einem Druck
von 82 mbar. Dieser Brüden gelangt in einen Brüden verdichter 82, der durch die Leitung 84 mit 300 kg/h
Heizdampf einer Temperatur von 200"C und 16 bar betrieben wird. Der Heizdampf entspannt sich in derr
ίο Brüdenverdichter 82 unter Arbeitsleistung und gibt über
die Leitung 86 im vorliegenden Beispiel 600 kg/h Dampl einer Temperatur von 54" C unter einem Druck von
150mBar an eine Stufe 88 eines Vorerhitzers für die Heiz- und Transportluft ab. Aus der Stufe 88 wird in
r> Pfeilrichtung das Kondensat des Dampfes abgeführt.
Von dem Boden 48 des Verdampfers Vr wird durch eine Leitung 90 Kondensat einer vorangehenden
Vorerhit/.ungsstufc 92 zugeführt und von dort in Pfeilrichtung abgeführt. Die ein/ Inen Zahlenangabci
."> längs der Leitung, durch die die Heiz- und Transportluft
strömt, kennzeichnen wieder Temperaturen in T
Claims (6)
1. Verfahren zum Erhitzen eines strömenden von einem einzudampfenden und anschließend zu tracknenden
Produkt verschiedenen Mediums, das z, B. als Heiz-, Transport- oder Behandlungsmittel für
dieses Produkt dient, in einer Anlage, die ein mehrere Kondensationsstufen unterschiedlicher
Temperatur aufweisendes Eindampfaggregat und '" einen Trockner zum Eindampfen und/oder Trocknen
des Produkts umfaßt, 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. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß frischer Heizdampf unter Zufügung
von Brüden, die von wenigstens einer Kondensationsstufe abgezapft sind, arbeitsleistend entspannt
das Gemisch verdichtet, wenigstens einer vorangehenden Ko&densationsstufe zugeführt und danach
als Heizdampf für das strömende Medium benutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß frischer 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 w
wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von
wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums — vorteilhaft dui _h totale Kondensation
gewonnenes — Kondensat abgeführt und wenigstens einer in Strömungsrie rung vorangehenden
Stufe zugeführt wird.
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 im Kreislauf einer zugeordneten Kondensationsstufe
wieder zugeführt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der frische Heizdampf zur Entspannung unter Arbeitsleistung als Treibdampf
einer Treibdüse eines Verdichters für den abgezapften Brüden zugeführt ist
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