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"Technologie zur Schnitzeltrocknung in Zuckerfabriken"
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Die Erfindung betrifft eine Technologie zur Schnitzeltrocknung in
Zuckerfabriken.
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Die bei der Rübenzuckerherstellung anfallenden Preßlinge werden vor
der Weiterverwendung als Viehfutter getrocknet. Dies erfolgt wegen der einfacheren
Möglichkeit zur Lagerung und wegen der geringeren Frachtkosten.
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Es ist bekannt und üblich, die Schnitzeltrocknung mittels ausschliesslich
für diesen Zweck in einer Brennkammer erzeugten Verbrennungsgasen vorzunehmen. Da
die Temperatur dieser Trocknungsgase vor Eintritt in den Trockner bestimmte Werte
nicht überschreiten darf, erfolgt die Verbrennung mit hohen Luftüberschüssen. Zur
weiteren Abkühlung der Rauchgase vor Eintritt in den Trockner wird kalte Aussenluft
als Sekundär luft beigemischt.
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In einem wärmetechnisch verbesserten Verfahren erfolgt die Rauchgasabkühlung
mittels Rauchgasbrüden, die hinter dem Trockner abgezweigt und rückgesaugt werden.
Schliesslich werden auch Abgase aus Kesselfeuerungen mit herangezogen.
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Zum Stand der Technik sei auf die im Jahre 1977 veröffentlichte VDI-Richtlinie
2594 "Auswurfbegrenzung Schnitzeltrocknungsanlagen
der Zuckerindustrie"
sowie dem dort aufgeführten Schrifttum verwiesen.
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Verfahrensbedingt entweicht der bei der Abtrennung von Feuchtigkeit
aus den Preßlingen entstehende Trocknungsdampf, vermischt mit den Trocknungsgasen
zu sogenannten Brüden, in die Atmosphäre. Neben dem beträchtlichen Energieverlust
führt dies auch zu erheblichen, unerwünschten Umweltbelastungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Technologie zu entwickeln,
welche Energie spart und die Umwelt entlastet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schnitzeltrocknungsbrüdendampf
gewonnen und genutzt wird, wobei die Trocknung indirekt als Kontakttrocknung erfolgt.
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Wegen der verfahrensbedingten, vergleichsweise mäßigen Temperaturdifferenzen
zwischen Heizdampf und Preßlingen, dem Trockengut, ist es notwendig, hohe Wärmeübergangskoeffizienten
zu realisieren. Deshalb wird die Kontaktheizfläche nach einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung aus geraden Rohren aufgebaut und zu einem Rührwerk zusammengeschweißt,
das mechanisch angetrieben wird.
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Dabei ist in weiteren Ausbildungen vorgesehen, die geraden Heizflächenrührwerksrohre
z.T. radial, z.T. tangential und z.T. axial anzuordnen, wobei die überwiegende Anzahl
axial oder annähernd axial zwischen radialen und tangentialen oder annähernd tangentialen
Verteilerrohren eingeschweißt sind.
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Weitere Ausgestaltungen sehen auch unter Berücksichtigung der mechanischen
Eigenschaften des zu trocknendenGutes,insbesondere seines Rieselverhaltens vor,
daß der Abstand zwischen den einzelnen Rohren so groß ist, daß die Zwischenräume
begehbar sind, desgleichen daß die Hohlwelle, in
welche die Heizflächenverteilerrohre
eingeschweißt sind, begehbar ist.
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Im Sinne einer rationellen Ausnutzung der eingesetzten Primärenergie
wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung als Heizmedium Gegendruckdampf
verwendet, der also vorher schon Strom erzeugt hat, im Trockner kondensiert und
anschließend wieder in den Dampferzeuger eingespeist wird, d.h. im Kreislauf verbleibt.
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Um die erforderlichen Heizflächen zur Nutzung des gewonnenen Brüdendampfes
möglichst klein zu halten, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß
die Trocknung bei über druck, bevorzugt dem Druck der ersten Verdampferstufe, bei
etwa 3,5 bar, erfolgt, d.h. Erzeugung von möglichst hochgespanntem Brüdendampf.
Die Trocknung bei Überdruck verhindert auch Luftzutritt.
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Zur Erzeugung von möglichst luftfreien Brüden sieht eine weitere Ausbildung
der Erfindung noch vor, daß im Bereich der Zuführung eine Dampfinjektion erfolgt,
wobei in Sonderheit die Dampfinjektion durch die entsprechend mit Kanälen und Bohrungen
ausgestattete Förderschnecke erfolgt.
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Zur Abdichtung des Trockners gegenüber dem erfindungsgemäßen Überdruck,
insbesondere im Bereich der Preßlingzu- und der Trockenschnitzelabfuhr, sieht ein
weiteres Merkmal der Erfindung vor, daß die Einschleusung der Preßlingein und die
Ausschleusung der Trockenschnitzel aus dem mit Überdruck betriebenen Trockner mittels
rotierender Schleuse erfolgt.
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Zur Reduzierung der Brüdendampfverluste sieht ein weiteres Kennzeichen
der Erfindung vor, daß der mit den rotierenden Schleusen aus dem Trockner ausgeschleuste
Brüdendampf über eine Verbindungsleitung, die an eine an geeigneter Stelle gebohrte
Öffnung im Gehäuse der rotierenden Schleuse angeschweißt ist, zu einer nachgeschalteten
Verdampferstufe mit niedrigerem Druck, bevorzugt in die letzte Verdampferstufe
mit
einem Druck von etwa 1,2 bar, geleitet, oder als Injektionsdampf im Bereich der
Zuführung verwendet wird.
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Schließlich sieht eine Alternativlösung der Erfindung noch vor, daß
die Trocknung bei Überdruck, bei atmosphärischem Druck oder bei Vakuum erfolgt und,
daß der Brüdendampf mittels eines Verdichters auf einen gewünschten höheren Druck
gebracht wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 Das Schema der erfindungsgemäßen Technologie zur Schnitzeltrocknung
in Zuckerfabriken, Fig. 2 einen mechanisch angetriebenen Kontakttrockner mit geraden
Heizrohren, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 einen
Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 die Einzelheit V der Fig. 2,
Fig. 6 eine rotierende Schleuse zur erfindungsgemäßen Ein- und Ausschleusung des
Trockengutes sowie zur Abdichtung des Trockners.
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In Fig. 1 erfolgt die Zufuhr der Preßlinge bei 1 in den Trockner 2.
Die Trockenschnitzel werden bei 3 aus dem Trockner herausgeschleust. Der im Trockner
ausgetriebene Brüdendampf verläßt den Trockner durch 3 und strömt von hier zu den
Verwendungsstellen bei der Zuckerherstellung. Die Beheizung des Trockners erfolgt
mit Gegendruckdampf aus der Turbine 5, der im Einspritzkühler 6 durch Kondensateinspeisung
auf Sattdampftemperatur heruntergekühlt wird. Der Heizdampf gibt im Kontakttrockner
2 seine Verdampfungswärme ab und gelangt als Kondensat über die Speisepumpe 7 in
den Dampferzeuger 8 und weiter zur Gegendruckturbine 5. Ein Kondensatteilstrom wird
zum Einspritzkühler abgezweigt.
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Der mechanisch angetriebene Kontakttrockner 2 der Fig. 1, mit geraden
Heizrohren, ist in der Fig. 2 dargestellt. Die Preßlinge werden an der Stelle 1
zugeführt und verlassen den Trockner an der Stelle 3. Der im Trockner ausgetriebene
Brüdendampf strömt durch 4 zu den Verbrauchsstellen. Das aus geraden Heizrohren
9 zusammengeschweißte Rührwerk, die Kontaktheizfläche, wird über das Getriebe 10
angetrieben. Das beheizte Rührwerk weist eine Relativbewegung zum Trockengut auf.
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Im gezeichneten Beispiel sind die geraden Heizrohre 9 axial zwischen
radiale Verteilerrohre 11 und tangentiale Verteilerrohre 12, wie sie aus Fig. 3
ersichtlich sind, eingeschweißt.
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Mit der gezeichneten Anordnung der Heizrohre gem. Fig. 2 und 3 wird
erreicht, daß das Trockengut insgesamt mit den Heizrohren in Berührung kommt und
gut durchmischt wird.
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Gemäß Fig. 3 sind im gezeichneten Beispiel die Heizrohre 9 an den
Eckpunkten von geichseitigen Dreieckenangeordnet.
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Die Rohrteilung a beträgt beispielsweise 400 mm. Damit wird sichergestellt,
daß es während des Betriebes nicht zu über brückungen kommt, d.h., daß die gewollte
Relativbewegung zwischen dem Trockengut und den Heizrohren erreicht wird. Darüber
hinaus ist die Teilung groß genug zum Begehen aller Zwischenräume während des Stillstandes,
d.h. auch gute Reparaturmöglichkeit.
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Anstelle des in den Fig. 2 und 3 dargestellten Rührwerksaufbaues können
die radialen Verteilerrohre 11 statt jeweils in einer Ebene und fluchtend, auch
entlang einer Schraubenlinie auf der Hohlwelle 13 und gegeneinander versetzt eingeschweißt
werden. Dann wären die Verteilerrohre 12 nur annähernd tangential und die Heizrohre
9 nur annähernd axial, gegebenenfalls tangential zu einer Schraubenlinie bzw. senkrecht
dazu, angeordnet. Ein derart aus geraden Rohren aufgebautes Rührwerk würde ähnlich
einer Schnecke in Verbindung mit der Drehung in entsprechender Richtung zusätzlich
auch noch eine Transportfunktion innerhalb des Trockners, z.B. von der Aufgabeseite
zur Abzugsseite, erfüllen.
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Je nach den Erfordernissen können an den Heizrohren 9 und den
Verteilerrohren
12 auch Schaufeln 14 montiert werden, die für eine gute Umwälzung des Trockengutes
und den gewünschten Durchfluß durch den Trockner sorgen.
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Mit Hilfe eines höhenverstellbaren Produktüberlaufwehres an der Überlaufkante
15 der Fig. 4, kann die Verweilzeit des Trockengutes unabhängig von der Rührwerksdrehzahl
und der Rührwerksgeometrie eingestellt und den Erfordernissen angepaßt werden.
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Auf der einen Stirnseite des Trockners ist der Rührwerksantrieb 10
plaziert. Gegenüberliegend ist ein Hohlwellenzapfen 16 vorgesehen, durch den der
Heizdampf einströmt. Einzelheiten dazu sind in der Fig. 5 dargestellt. Der Heizdampf
strömt durch das feststehende Rohrformstück 17, durch den rotierenden Hohlwellenzapfen
16 in die Hohlwelle 13. Zur Abdichtung ist eine Stopfbuchse 18 vorgesehen. Der eingeströmte
Sattdampf gelangt über die Verteilerrohre 11 und 12 an die Heizflächenrohre 9 und
kondensiert in den Rohren 9, 11 und 12. Das Kondensat läuft aus dem drehenden Rührwerk
ab. Wegen der in die Hohlwelle 13 hineinragenden Verteilerrohre 11 kann sich in
der Hohlwelle 13 ein Kondensatsumpf 19 ansammeln. Das Kondensat wird durch das zentrale,
in das Rohrformstück 17 eingeschweißte Heberrohr 20 aus der Hohlwelle 13 herausgeleitet.
Schließlich ist im Kern des Kondensatheberrohres 20 noch ein Entlüftungsrohr 21
eingebaut, das durch eine Stopfbuchse in einen Sammler 22 der Fig.
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hineinragt. In den Sammler 22 sind schließlich ein oder mehrere Entltiftungsrohre
23 eingeschweißt, die bis an die äußersten Stellen der Verteilerrohre 11 führen.
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Im gezeichneten Beispiel der Fig. 2 ist die Hohlwelle 13 so groß dimensioniert,
daß sie durch das Mannloch 24 befahren werden kann.
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Der- BehäLtermantel 25 der Fig. 2 ist druckfest für den Uberdruck
im Trockner dimensioniert. Zur Abdichtung im Bereich der Preßlingzu- und der Trockenschnitzelabfuhr
sind im Beispiel rotierende Schleusen gemäß Fig. 6 vorgesehen. Im gezeichneten Beispiel
werden diePreßlinge durch die Förderschn@ck@ 26 in den Pufferraum 27 transportiert
und gelangen aus diesem durch die Öffnung 28 in den Hohlraum 29 der rotierenden
Schleuse 30
und weiter durch den Behältermantel 25 in den Trockner.
An geeigneter Stelle ist im Gehäuse 31 der Schleuse eine Offnung 32 gebohrt und
mit einem Rohrleitungsanschluß 33 versehen, der mit einer nachgeschalteten Verdampferstufe
über eine Verbindungsleitung verbunden ist.
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In Verbindung mit der bestehenden Wärmeschaltung einer Zuckerfabrik
ist eine Änderung der Dampf schaltung nicht notwendig, wenn die Trocknerbrüden dem
Heizdampfdruck der ersten Verdampferstufe, etwa 3,5 bar, entsprechen. Nach Abwurf
der Preßlinge in den Trockner, füllt sich der Hohlraum 29 mit Brüdendampf von z.B.
3,5 bar. Wird der Rohrleitungsanschluß 33 z.B. mit der letzten Verdampferstufe von
z.B. 1,2 bar verbunden, dann strömt der überwiegende Teil des Schleusdampfes zu
einer Verbrauchsstelle, d.h. die Brüdendampf-Schleusverluste werden niedrig gehalten.
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Die Ausbildung der Austragschleuse ist sinngemäß gleich wie die beschriebene
Schleuse zum Einbringen der Preßlinge gemäß Fig. 6. Die geeignete Stelle im Gehäuse
31 zur Ableitung des Schleusdampfes liegt bei gegenläufiger Drehrichtung identisch,
wobei für den erforderlichen Überdeckungsgrad zu sorgen ist.
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In Fig. 6 ist schließlich noch eine Dampfzufuhr 34 gezeichnet, durch
die im Beispiel Injektionsdampf in die Hohlwelle 35 der Förderschnecke 26 geleitet
wird. Zur Abdichtung ist eine Stopfbuchse 36 vorgesehen. Die Dampfinjektion erfolgt
durch mehrere Bohrungen 37 in die geförderten Preßlinge. Die Dampfinjektion kann
auch im Ptjfferrarnn 27 erfolgen und verfolgt den Zweck, gegebenenfalls in den Preßlingen
eingeschlossene Luftbläschen zu entfernen und zu verhindern, daß diese in d n Tr
ckner @ @@ngen.
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Als @@@ ktions@kopf kann auch der durch 33 abgelei@@te Schleus Brüdendampf
insgesamt oder teilweise verwendet werden.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß die eingesetzte Primärenergie besser genutzt @.h. der Heizölverbrauch der Zuckerfabriken
wesentlich @ @@ . @ f ! t:ä :;d
Nach dem z.Zt. praktizierten Verfahren
beträgt der Wärmeaufwand einschließlich Schnitzeltrocknung etwa 1250 MJ/100 kg Zucker.
Die erfindungsgemäße Technologie ergibt Einsparungen von über 320 Mm/100 kg Zucker.
Die Einsparungen sind also größer als 25 %.
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Die Umwelt wird nicht nur um den entsprechenden Wärmebetrag entlastet,
sondern auch um den Brüdendampf, der nach dem praktizierten Verfahren, vermischt
mit den Trocknungsgasen, in die Atmosphäre entweicht.
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Schließlich steht der erfindungsgemäß gewonnene Brüdendampf nach Wärmenutzung
noch als Kondensat zur Verfügung und entlastet die Wasserwirtschaft.
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L e e r s e i t e