DE2813744C2

DE2813744C2 -

Info

Publication number: DE2813744C2
Application number: DE2813744A
Authority: DE
Inventors: William Ronald Stuart Hoole Chester Gb Baxter
Original assignee: Electricity Council
Current assignee: Electricity Association Services Ltd
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1988-04-14
Also published as: NO147081C; DE2813744A1; NO147081B; FR2386001B1; NO781090L; GB1558913A; SE7803581L; FR2386001A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dampftrocknung von durch eine Trocknungskammer geführtem Material nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2.The invention relates to a method and an apparatus for Steam drying of those passed through a drying chamber Material according to the preamble of claim 1 or Claim 2.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der hier in Rede stehenden Art sind bereits aus der DE-PS 3 60 601 bekannt. Dabei ist jedoch die Vorrichtung so ausgestaltet, daß der durch einen Kompressor überhitzte an der Materialtrocknung entstehende Dampfüberschuß in einen Wärmetauscher geleitet wird, den im Kreislauf durch die Trocknungskammer geführter Dampf erhitzt und aus dem Wärmetauscher als Kondensat ausgeleitet wird. Damit hängt aber die Materialtrocknung allein von der Feuchtigkeit des zu trocknenden Materials ab, weil sich bei geringer Materialfeuchtigkeit auch ein entsprechend geringer durch die Materialtrocknung entstehender Dampfüberschuß ergibt.A method and a device of the one in question here Kind are already known from DE-PS 3 60 601. It is however, the device is designed so that by a Compressor overheated due to material drying Steam excess is passed into a heat exchanger, which in the Circuit heated steam passed through the drying chamber and is discharged from the heat exchanger as condensate. In order to but the drying of the material depends solely on the moisture of the material to be dried, because at low Material moisture also a correspondingly low through the Material drying resulting excess steam results.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß auch Materialien mit geringer Feuchtigkeit bei verbessertem Betriebsenergiewirkungsgrad getrocknet werden können. The invention has for its object a method and to improve a device of the generic type so that even low moisture materials with improved Operating energy efficiency can be dried.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2 gelöst. This object is achieved with a method and a device of the type mentioned at the outset according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1 and Claim 2 solved.

Erfindungsgemäß werden dadurch, daß die latente Energie (Wärme), die im kondensierten Dampf gebunden ist, in den Kreislauf zurückgeführt wird, auch bei geringer Feuchtigkeit des zu trocknenden Materials noch gute Trocknungsergebnisse erreicht. Diese latente Wärme macht einen sehr wesentlichen Teil der für die Verdampfung bei der Trocknung notwendigen Energie aus. Der Dampf kann dabei zur Überhitzung über den Sättigungsdruck hinaus komprimiert werden. Zur Aufrechterhaltung des Kreislaufs wäre keine Wärmeenergie erforderlich; dies wäre nur in der Anlaufphase durch Zuführung von Wärmeenergie und/oder durch Verwendung einer Dampfquelle erforderlich.According to the invention, the latent energy (heat), which is bound in the condensed steam, in the cycle is returned, even at low humidity drying material still achieved good drying results. This latent heat makes up a very significant part the energy required for evaporation during drying out. The steam can overheat over the Saturation pressure can be compressed. To Maintaining the cycle would not be thermal energy required; this would only be in the start-up phase by feeding heat energy and / or by using a steam source required.

Bei geringen Energieverlusten im Kreislauf wird zur Aufrechterhaltung des Prozesses praktisch keine zusätzliche Energie benötigt. Die latente Energie des Kondensats stellt eine zusätzliche in den Kreislauf zurückgeführte Energie dar, welche Energieverlusten Rechnung trägt, die beispielsweise dann entstehen, wenn zu trocknendes Material in die Trocknungskammer eingeführt bzw. aus dieser entnommen wird.With low energy losses in the circuit becomes Maintaining the process practically no additional Energy needed. The latent energy of the condensate provides represents additional energy returned to the cycle, which energy losses are taken into account, for example then arise when material to be dried enters the drying chamber is introduced or removed from this.

Daraus ergibt sich eine signifikante Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Vorrichtung, die damit auch einfacher und billiger auslegbar ist. Es ist außerdem auch möglich, Dampf mit einem Druck, der zwischen dem Druck des Kondensats und dem Druck in der Trocknungskammer liegt, anderswo im Prozeß zu verwenden. Die auf Verdampfungsdruck entspannte Flüssigkeit kann dann zur Erzeugung des weiteren Dampfs verwendet werden. This results in a significant improvement in Overall efficiency of the device, which is also easier and is cheaper to interpret. It is also possible to use steam with a pressure that is between the pressure of the condensate and the Pressure in the drying chamber is elsewhere in the process use. The liquid expanded to evaporation pressure can then be used to generate the further steam.

Insbesondere bei einem kontinuierlichen Prozeß, in dem das zu trocknende Material kontinuierlich in die Trocknungskammer eingeführt und getrocknetes Material aus dieser entnommen wird, kann es zum Eintritt von Luft in die Trocknungskammer kommen, die mit dem Dampf im Kreislauf geführt wird. Wenn die Menge an Luft im Verhältnis zum Dampf klein gehalten wird, d. h., insbesondere weniger als 10 Gew.-%, kann der Prozeß ohne große Leistungsverluste ablaufen. Jedoch tritt Luft-/Dampfgemisch aus dem Wärmetauscher aus. Zur Eliminierung dieser Luft kann eine geeignete Trenneinrichtung vorgesehen werden.Especially in a continuous process in which the drying material continuously into the drying chamber imported and dried material is removed from it, air can enter the drying chamber, which is circulated with the steam. If the amount of Air is kept small in relation to steam, d. H., especially less than 10% by weight, the process can be done without great Power losses expire. However, air / steam mixture escapes the heat exchanger. A can be used to eliminate this air suitable separation device can be provided.

Bei der Trocknung von Papier- oder Textil- oder Pappmaterialbahnen können diese kontinuierlich mit gleichförmiger Geschwindigkeit durch eine Trocknungskammer geführt werden, in die überhitzter Dampf bei einer Temperatur von z. B. 150°C eingespeist wird. In der Trocknungskammer wird Wasser unter Erzeugung von Dampf von dem Material verdampft, der mit niedriger Temperatur, z. B. auf 125°C aus dieser austritt. Die Dampfmenge ist aufgrund der Verdampfung von dem zu trocknenden Material größer als die in die Trocknungskammer eintretende Dampfmenge. In einem typischen Fall ist sie z. B. um 2% größer. Der Hauptteil des Dampfes im Kreislauf wird durch einen Wärmetauscher geführt und dabei durch ein Gebläse weiter im Kreislauf gehalten, während überschüssiger Dampf abgezogen und einem Kompressor zugeführt wird. Die im Kreislauf befindliche Dampfmenge ist durch die Kapazität des Gebläses und die Eigenschaften der übrigen Vorrichtung bestimmt; die Vorrichtung regelt sich dabei selbst, so daß kein Problem beim Abziehen des überschüssigen Dampfes besteht. Im Kompressor kann der Druck auf z. B. 4,5 at erhöht werden; der Kompressor ist jedoch für höhere Temperaturen, z. B. von etwa 300°C, ausgelegt, die wesentlich oberhalb der Temperatur des gesättigten Dampfes bei 4,5 at liegt. Dieser überhitzte Dampf höheren Drucks wird durch den Wärmetauscher hindurchgeführt, wo er kondensiert wird. Typischerweise kann die Wassertemperatur 148°C betragen, wenn der im Kreislauf befindliche, in die Trocknungskammer strömende überhitzte Dampf eine Temperatur um 150°C besitzt. Aus diesem komprimierten Wasser wird durch Entspannen auf Atmosphärendruck Dampf erzeugt, der zur Energiegewinnung in den Kreislauf rückgespeist wird. Der Druck am Kompressorausgang und die vorhandene Luftmenge bestimmen die Kondensationstemperatur im Wärmetauscher.When drying paper or textile or Cardboard material webs can be used continuously uniform speed through a drying chamber be led into the superheated steam at a temperature from Z. B. 150 ° C is fed. In the drying chamber becomes water producing steam from the material evaporates at a low temperature, e.g. B. from 125 ° C this exits. The amount of steam is due to evaporation of the material to be dried larger than that in the Amount of steam entering the drying chamber. In a typical The case is z. B. 2% larger. The main part of the steam in the The circuit is passed through a heat exchanger and thereby kept circulating by a fan while excess steam is drawn off and fed to a compressor becomes. The amount of steam in the circuit is determined by the Capacity of the blower and the properties of the rest Device determined; the device regulates itself, so no problem in removing the excess steam consists. In the compressor, the pressure on z. B. 4.5 at increased will; however, the compressor is designed for higher temperatures, e.g. B. of about 300 ° C, which is significantly above the The temperature of the saturated steam is 4.5 at. This Superheated steam of higher pressure is passed through the heat exchanger passed where it is condensed. Typically can the water temperature will be 148 ° C when in the circuit located superheated steam flowing into the drying chamber has a temperature around 150 ° C. For this compressed Water becomes steam by relaxing to atmospheric pressure generated, which is fed back into the cycle for energy generation becomes. The pressure at the compressor outlet and the existing one The amount of air determines the condensation temperature in the Heat exchanger.

Die Erfindung kann bei einem Sprühtrockner angewandt werden, in dem nasses Material zerstäubt wird und die Tropfen bzw. Tröpfchen trocknen, wenn sie durch den überhitzten Dampf (oder ein anderes Strömungsmittel) in der Trocknungskammer hindurchgehen.The invention can be applied to a spray dryer in the wet material is atomized and the drops or Droplets dry when overheated by the steam (or another fluid) in the drying chamber go through.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung schematisch dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below in one Figure of the drawing shown schematically, especially preferred embodiment explained in more detail.

In der Vorrichtung gemäß der Zeichnung wird durch eine schematisch dargestellte Trocknungskammer 10 eine Materialbahn 11, z. B. eine Papier- oder Papp- oder Textilbahn kontinuierlich hindurchgeführt. Dichtungen 12, 13 sind für das Einführen und Herausführen der Materialbahn in den Trocknungskammerwänden vorgesehen. Außerdem ist eine automatische Durchzieheinrichtung, vorzugsweise zum Durchziehen der Materialbahn 11, durch die Trocknungskammer 10 vorgesehen. Ein Gebläse 14, das Teil einer Umwälzeinrichtung 14, 15, 16 ist, führt überhitzten Dampf im wesentlichen bei atmosphärischem Druck durch die Trocknungskammer. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel tritt der Dampf durch einen Eingang 15 bei einer Temperatur von etwa 150°C in die Trocknungskammer ein und wird durch diese zu einem Ausgang 16 geführt, wo die Dampftemperatur in diesem speziellen Ausführungsbeispiel etwa 125°C beträgt; dieser Dampf wird weiterhin durch einen Wärmetauscher 17 und zurück zu dem Gebläse 14 geführt. Der von der Trocknungskammer kommende Dampf wird zu einem Kompressor 18 geführt, wo er durch Druckerhöhung auf 4,5 at auf eine Temperatur von etwa 300°C überhitzt wird (die wesentlich oberhalb der Temperatur von gesättigtem Dampf bei diesem Druck liegt). Dieser komprimierte, überhitzte Dampf wird durch einen Wärmetauscher 17 hindurchgeleitet, um die Temperatur des wieder in die Trocknungskammer eingespeisten Dampfes auf 150°C anzuheben und Druckwasser mit etwa 130°C an einem Ausgang 19 zu erzeugen.In the apparatus according to the drawing a web of material 11, such through a schematically represented drying chamber 10th B. continuously a paper or cardboard or textile web. Seals 12, 13 are provided for the introduction and removal of the material web in the drying chamber walls. In addition, an automatic pulling device, preferably for pulling the material web 11 through the drying chamber 10, is provided. A blower 14 , which is part of a circulating device 14, 15, 16 , leads superheated steam through the drying chamber substantially at atmospheric pressure. In this particular embodiment, the steam enters the drying chamber through an inlet 15 at a temperature of approximately 150 ° C. and is passed through this to an outlet 16 , where the steam temperature in this specific embodiment is approximately 125 ° C. this steam is further passed through a heat exchanger 17 and back to the blower 14 . The steam coming from the drying chamber is led to a compressor 18 , where it is overheated by increasing the pressure to 4.5 at to a temperature of about 300 ° C. (which is substantially above the temperature of saturated steam at this pressure). This compressed, superheated steam is passed through a heat exchanger 17 in order to raise the temperature of the steam fed back into the drying chamber to 150 ° C. and to produce pressurized water at approximately 130 ° C. at an outlet 19 .

Obwohl nach der schematischen Darstellung der Zeichnung der überhitzte Dampf in die Trocknungskammer 10 durch einen Eingang in der Kammer eingespeist wird, hängt die Art und Weise der Einspeisung von dem Aufbau der Trocknungskammer und der Art des zu trocknenden Materials ab. Allgemein wird der überhitzte Dampf zum Zwecke des Trocknens einer Bahn durch eine Mehrzahl von Düsen eingespeist, welche den Dampf auf die Bahn richten, so daß auf diese Weise eine schnelle Wärmeübertragung auf das zu trocknende Material sichergestellt wird.Although, according to the schematic representation of the drawing, the superheated steam is fed into the drying chamber 10 through an entrance in the chamber, the type of feeding depends on the construction of the drying chamber and the type of material to be dried. Generally, for the purpose of drying a web, the superheated steam is fed through a plurality of nozzles which direct the steam onto the web, so that rapid heat transfer to the material to be dried is ensured.

In der beschriebenen Vorrichtung kommt es unvermeidlich dazu, daß Luft durch die Dichtungen 12, 13 in die Trocknungskammer 10 eintritt, und infolgedessen erscheint etwas Luft und Wasserdampf zusammen mit dem Wasser am Ausgang 19. Dieses Wasser wird daher zu einer Trenneinrichtung 20 geführt, wo Luft und Wasserdampf bei 21 an die Atmosphäre abgelassen werden. Das Wasser, das sich noch unter Druck befindet sowie eine Temperatur von etwa 130°C hat, wird dann in einen Verdampfer 22 eingespeist, um Kondensat bei atmosphärischem Druck und 100°C schnell zu Dampf zu entspannen. Dieser Dampf wird über eine Rückführleitung 23 in den Kompressor 18 rückgeleitet. Heißes Ausgangswasser von dem Verdampfer wird nach der Drossel 22 bei atmosphärischem Druck über eine Leitung 24 ausgeleitet und kann dann irgendwo benutzt werden. In the described device, air inevitably enters the drying chamber 10 through the seals 12, 13 , and as a result some air and water vapor appear together with the water at the outlet 19 . This water is therefore led to a separating device 20 , where air and water vapor are released to the atmosphere at 21 . The water, which is still under pressure and has a temperature of approximately 130 ° C., is then fed into an evaporator 22 in order to rapidly release condensate into steam at atmospheric pressure and 100 ° C. This steam is returned to the compressor 18 via a return line 23 . Hot outlet water from the evaporator is discharged after the throttle 22 at atmospheric pressure via a line 24 and can then be used anywhere.

Obwohl die Figur der Zeichnung eine einstufige Dampftrocknungsvorrichtung veranschaulicht, die Dampf bei atmosphärischem Druck und Wasser bei bzw. von 100°C erzeugt, ist es auch möglich, eine mehrstufige, z. B. eine zweistufige, Vorrichtung zu verwenden, bei der Dampf bei einem Druck oberhalb des atmosphärischen Drucks und bei einer entsprechenden Temperatur oberhalb von 100°C erzeugt wird. Die übrige Flüssigkeit kann dann bei einer zweistufigen Vorrichtung auf atmosphärischen Druck entspannt werden, um weiteren Dampf zu erzeugen.Although the figure of the drawing is a one-step Steam drying device that illustrates steam atmospheric pressure and water generated at or from 100 ° C, it is also possible to use a multi-stage, e.g. B. a two-stage Device to use when steam at a pressure above atmospheric pressure and at one corresponding temperature is generated above 100 ° C. The remaining liquid can then be at a two-stage Device to be relaxed to atmospheric pressure to generate more steam.

In einer Vorrichtung der vorstehend erläuterten Art repräsentiert die latente Wärme etwa 90% der Energie, die für die Erhitzung und Verdampfung von Wasser von dem zu trocknenden Material erforderlich ist. Es sei darauf hingewiesen, daß diese latente Wärme im Kreislauf verbleibt, und daß die Energie, die dem Gebläse und dem Kompressor zugeführt wird, ausreicht, die gesamte, notwendige Energiezufuhr zu liefern und auch Wärme- und Dampfverluste zu kompensieren.In a device of the type explained above the latent heat represents about 90% of the energy needed for the heating and evaporation of water from the one to be dried Material is required. It should be noted that this latent heat remains in the cycle, and that the energy that the blower and the compressor is supplied, sufficient to supply the entire necessary energy supply and also heat and to compensate for steam losses.

Claims

1. A method for steam drying of material passed through a drying chamber, in which superheated steam of the liquid to be dried is circulated through the drying chamber, in which excess steam is withdrawn from the circuit and superheated by compression, and in which the compressed superheated steam is used for heating of the steam in the circuit is passed through a heat exchanger and condensed, characterized in that air and steam are first separated from the condensate and the condensate is then passed through a throttling and converted into steam by lowering the pressure, and that this steam is in the circuit of the excess steam is returned.

2. Device for performing the method according to claim 1 with a drying chamber ( 10 ) of a circulating device ( 14 ) for circulating over-heated steam, a compressor ( 18 ) for compressing the excess steam leaving the chamber ( 10 ) and with a heat exchanger ( 17 ) , characterized in that a separating device ( 20 ), a throttle ( 22 ) and a line ( 23 ) for returning the steam are provided after the heat exchanger ( 17 ).