DE2823129A1 - Duennschichtverdampfer und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

Duennschichtverdampfer und verfahren zu dessen betrieb

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Description

GEBRUEDER BUEHLER AG
CH 921IO U ζ w i 1
MY FILE:
26. Mai 1978 S/kn
Dünnschichtverdampfer und Verfahren zu dessen Betrieb
Die Erfindung betrifft einen Dünnschichtverdampfer zum Trocknen von Schlamm und ähnlichen Substanzen, bestehend aus einer Anordnung von wenigstens zwei vertikal verlaufenden Verdampfungszylindern in einem mit überhitztem Dampf gespeisten gemeinsamen Gehäuse, wobei jeder Verdampfungszylinder eine angetriebene Rotoranordnung zum Auftragen des zu trocknenden Mediums in einer dünnen Schicht auf die Zylinderinnenwand aufweist und seine Aussenwand zum Zuführen der für den Verdampfungsvorgang erforderlichen Wärme dem überhitzten Dampf ausgesetzt ist, wobei
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den Verdampfungszylindern ein gemeinsamer Brüdensammelbehälter mit einem im Anschluss daran vorgesehenen Verdichter zugeordnet ist.
Es wird beim Betrieb derartiger Vorrichtungen angestrebt, mit möglichst wenig Energie einen optimalen Verdampfungsprozess zu erzielen.
Das Grundprinzip des Dünnschichtverdampfers und das seitliche Schieben des einzudampfenden Mediums an der Innenfläche des Verdampfungszylinders mit Hilfe einer Rotorvorrichtung ist dem Fachmann bekannt. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in den US-PS 2 5^6 38I und 3 Ο67 812 beschrieben.
Es ist auch bereits bekannt, mehrere Verdampfungszylinder in demselben Gehäuse anzuordnen, wie dies z.B. in der CH-PS 376 88? der GB-PS I80 963 und der US-PS 3 575 811J an Anlagen für Süsswassergewinnung aus Meerwasser gezeigt wird.
Bezüglich der rationellen Arbeitsweise der Verdampfer kennt man auch die Wiederverwendung des Brüdendampfes zum Beheizen der Verdampfungszylinder unter Dazwischenschaltung eines Verdichters (CH-PS 376 882, DT-OS 1 459 487, US-PS 3 575 81*1).
Ein Nachteil dieser Anlagen ist jedoch einerseits die komplizierte Bauweise und andererseits die grossen Wärmeverluste
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in der Gesamtanordnung. Bei der einen bekannten Anordnung für Süsswasseraufbereitung (US-PS 3 575 814) muss z.B. ein besonderer Dampferzeuger für die Wärmeverluste aufkommen, während bei einer anderen (GB-PS l80 963) ein aufwendiges isoliertes Rohrleitungssystem mit speziellen Förder- bzw. Rührorganen, Antrieben usw. erforderlich ist, um die Wärmeverluste möglichst klein zu halten.
Die Brüden müssen vor der Weiterleitung an den Verdichter einem Tropfenabscheider zugeführt werden, um einen störungsfreien Betrieb des Verdichters zu gewährleisten. Bei mehreren bekannten Vorrichtungen liegt der Tropfenabscheider ausserhalb des Gehäuses zwischen Verdichter und Verdampfungsanlage, wodurch Rohrverbindungen mit teuren Isolationen erforderlich sind. Sobald mehrere Verdampfungszylinder zusammengeschaltet sind, wirken sich die Rohrverbindungen auch nachteilig auf die leichte Demontierbarkeit der ganzen Vorrichtung aus.
Da die Beheizung der Verdampfungszylinder mit den überhitzten Brüden erfolgt, bildet sich besonders bei der Schlammbehandlung mit der Zeit eine Schmutzschicht an der Wandung der Verdampfungszylinder, welche den Wärmedurchgang beeinträchtigt. Das Entfernen dieser Schmutzschicht aber auch die Wartung, Reinigung oder Reparatur von Kratzern, die gemäss dem einen bekannten Vorschlag (GB-PS l80 963) in dem mit Brüden beheizten Innern der Verdampfungszylinder vorgesehen sein können, ist erst nach zeitraubender umfangreicher Demontage möglich.
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-Λ*
Ein weiterer Nachteil ist der über den Verdampfungszylindern liegende (CH-PS 376 882) oder sich über diese hinaus erstreckende Brüdensammeiraum (US-PS 3 575 81*1). Durch diese Anordnung aber auch durch maschinelle Einrichtungen und zugehörige Rohrleitungen, welche im dachnahen Bereich und in Bodennähe des die Verdampfer umgebenden Gehäuses vorgesehen sind, wird die Demontierbarkeit der Anlage zusätzlich erschwert und deren Bauhöhe vergrössert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also einen Dünnschichtverdampfer zum Trocknen von Schlamm und ähnlichen Substanzen zu schaffen,der bei einfacher Bauweise mit möglichst geringen Wärmeverlusten arbeitet und einfach zu warten und zu reinigen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein in sich geschlossener Brüdensammelbehälter neben den Verdampfungszylindern stehend und mit parallel zu deren Längsachse verlaufender Wandung vorgesehen ist, der die gleiche Höhe wie die Verdampfungszylinder aufweist und in seinem oberen Endabschnitt über je eine Brüdenabführleitung mit dem oberen Bereich der Verdampfungszylinder, an seinem unteren Ende über eine unterhalb des Gehäuses verlegten Sammelleitung mit einem Verdichter in Verbindung steht und dass das Gehäuse in zwei Teile trennbar ausgebildet ist.
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-Xr
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, dass durch die Anordnung des Brüdensammelraumes neben den Verdampfungszylindern eine einfachere und damit kostensparende Bauweise des Dünnschichtverdampfers ermöglicht wird. Eine schnelle Demontage für die erforderlichen Vfartungsarbeiten ist gewährleistet, da der ganze Gehäusemantel auf einfache Weise abgehoben werden kann. Die Ableitung der Brüden erfolgt nämlich unterhalb des die Verdampfungszylinder umgebenden Gehäusemantels, so dass die Gehäusewand nur noch durch je eine Zuleitung für den überhitzten Dampf und für das zu trocknende Medium unterbrochen wird und nach dem Abheben des Gehäusemantels die Gesamtanordnung zugänglich wird. Die Anordnung eines gleich hohen Brüdensanunelbehälters neben den Verdampfungszylindern führt zudem zu einer Verringerung der Bauhöhe.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Trocknen von Schlamm und ähnlichen Substanzen in einem Dünnschichtverdampfer.
Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass die in den Verdampfungsräumen entstehenden Brüden einem neben den Verdampfungeräumen befindlichen, sich parallel zu denselben bis zur gleichen Höhe erstreckenden, in sich geschlossenen Sammelraum, aus diesem unter Umgehung des Bewegungsbereiches einer sämtlichen Räume gemeinsam umgebenden trennbaren Hülle einer Verdichtung und
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anschliessend einem zwischen den Verdampfungsräumen und dem Sammelraum innerhalb der Hülle vorhandenen Zwischenraum zugeführt werden.
Die in den Brüden enthaltenen Flüssigkeitstropfen können vorteilhaft bereits im Sammelraum ausgeschieden werden, indem die in diesem gesammelten Brüden zyklonartig verwirbelt werden.
Es empfiehlt sich, den gereinigten Dampf und die abgeschiedene Flüssigkeit getrennt aus dem Sammelraum abzuführen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeiepielen gemäss der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Dünnschichtverdampfers,
Fig. 2 einen Querschnitt zu Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Verdampfungszylinder,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit zwei Verdampfungszylindern, und
Fig. 5 die AusfUhrungsform nach Fig. 1 beim Anheben des Gehäusemantels.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 mit einem Gehäusemantel la auf, der mit einer Isolationsschicht bedeckt ist.
Innerhalb des Gehäuses 1 sind Verdampfungszylinder 3 kreis-.förmig um einen Brüdensammelbehälter 4 gleicher Höhe angeordnet. Die für das Eindampfen erforderliche Wärme wird mit Hilfe von überhitztem Dampf 20 den Aussenwänden 22 der Verdampfungszylinder 3 zugeführt. Dieser überhitzte Dampf strömt durch einen Dampfeintritt 21 ins Innere des Gehäuses 1.
Innerhalb der Verdampfungszylinder 3 dreht sich je eine von einer Hohlwelle 5 getragene Rotoranordnung 6. Die Hohlwellen sind mit Oeffnungen 7 versehen und werden von einem oder mehreren Elektromotoren 8 angetrieben.
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In jedem der Verdampfungszylinder 3 wird durch eine auf der Hohlwelle 5 befestigte Scheibe 9 ein oberer Bereich 10 abgegrenzt. Der Brüdensammelbehälter 1I ist durch Abführleitungen 11 mit den oberen Bereichen 10 der Verdampfungszylinder 3 verbunden. Zur Ableitung der Brüden weist er an seinem Boden eine Sammelleitung 12 auf, welche an einen Verdichter 23 angeschlossen ist.
Unterhalb der Verdampfungszylinder 3 liegt eine Räumkammer mit einer von einem Antrieb I1I angetriebenen Räumschaufel Die Räumkammer 13 wird über eine exzentrisch angeordnete Schleuse 16 entleert.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird das zu trocknende Medium, wie in Fig. 3 dargestellt, über mehrere unterhalb der Scheiben 9 liegende Speisungsöffnungen 17 ins Innere der Verdampfungszylinder 3 geleitet. Es fliesst an der Innenwand 18 des Zylinders nach unten und wird durch die Rotorblätter 19 der Rotoranordnung 6 an dieser Innenwand in Form eines dünnen Films verteilt. Die Rotorblätter 19 sind derart verstellbar an der Hohlwelle 5 befestigt, dass die Schichtdicke des Films an der Innenwand 18 ca. 0,5 bis 1 mm beträgt. Da die Rotorblätter 19 nicht nur das zu trocknende Medium auftragen, sondern gleichzeitig auch die Feststoffe oder Konzentrate von der Innenwand 18 abkratzen, sind sie aus Federstahl gefertigt, doch sind auch andere Materialien einsetzbar.
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Nach dem Abkratzen der festen Bestandteile oder Konzentrate von der Innenwand 18 fallen diese nach unten in die Räumkammer I3, wo sie mit Hilfe der Räumschaufel 15 durch die Schleuse 16 ausgetragen werden.
Die Brüden steigen durch die Oeffnungen 7 jeweils einer Hohlwelle 5 in den oberen Bereich 10 der Verdampfungszylinder 3. Von dort werden sie über Abführleitungen 11 in den Brüdensammelbehälter 4 gesogen. Die in den letzteren durch dessen Boden einmündende Sammelleitung 12 führt unterhalb des die Verdampfungszylinder 3 umgebenden Gehäusemantels la nach aussen zum Verdichter 23. Durch diese Konstruktion wird ersichtlicherweise erreicht, dass trotz mehrerer Verdampfungszylinder nur eine einzige Ableitung nach aussen geführt werden muss. Durch die Ableitung der Brüden durch den Boden des Brüdensammelbehälters k wird zudem das Anheben des Gehäusemantels la erleichtert, da die Sammelleitung 12 diesen Vorgang nicht beeinträchtigt. Gleiches gilt für die Abührung der Feststoffe nach unten, so dass keine dieser Leitungen vor dem Abheben des Gehäusemantels la entfernt werden muss.
Die in den Brüden enthaltene Wärme wird zweckmässigerweise zur Beheizung der Verdampfungszylinder wiederverwendet. Zu diesem Zweck müssen sie jedoch mittels des Verdichters 23 auf einen der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten der Wandung der Verdampfungszylinder 3 entsprechenden höheren Druck gebracht werden. Die Verwertung der Brüdenwärme auf diese
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Weise ist dem Fachmann allgemein bekannt. Auch die Wahl des geeigneten Verdichters bietet dem Fachmann keinerlei Schwierigkeiten. So kann beispielsweise für die Verdichtung der Brüden ein Drehkolben-Verdichter verwendet werden. Der Verdichter 23 wird mit dem Elektromotor 24 angetrieben.
Die verdichteten Brüden gelangen aus dem Verdichter 23 an den Dampfeintritt 21 des Gehäuses 1. Ueber ein dem Dampfeintritt 21 vorgelegtes Ventil 25 kann die Anlage mit Hilfe von Frischdampf 26 von einem nicht dargestellten Dampferzeuger angefahren werden.
Um einen störungsfreien Lauf des Verdichters 23 zu gewährleisten, müssen die zugeführten Brüden von dem mitgerissenen Tropfen gereinigt werden. Diese Tropfenabscheidung findet vorteilhaft direkt im Brüdensammelbehälter 1J statt. Ein ausserhalb des Gehäuse 1 liegender Tropfenabscheider hätte den Nachteil, dass aufwendige Rohrleitungen mit kostspieliger Wärmeisolation angebracht werden müssten.
Besonders vorteilhaft lässt sich die Tropfenabscheidung realisieren, wenn im Bürdensammelbehälter 4 ein nicht näher dargestelltes Zyklongebläse eingebaut ist» Durch dieses Gebläse werden die einzelnen Tropfen an die Innenwand des Brüdensammelbehälters Ί geschleudert, von wo sie nach unten
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fliessen und durch eine hierfür vorgesehene Abflussleitung 29 abgeleitet werden.
Um die Wärmeverluste weiter einzudämmen, wäre es beispielsweise auch denkbar, den Verdichter ebenfalls im Innern des Brüdensammelbehälters 1I unterzubringen.
Wie in Fig. 4 dargestellt, muss der Brüdensammelbehälter 4 nicht unbedingt im Zentrum der Anordnung liegen. Ferner kann er auch eine andere als die in der Zeichnung gezeigte Form aufweisen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Wichtig ist, dass der Brüdensammelbehälter % die Verdampfungszylinder 3 nicht überragt.
Da die Verdampfungszylinder 3 nach dem Anfahren der Anlage mit den verdichteten Brüden beheizt werden, können sich an den Aussenwänden 2-2 der Verdampfungszylinder 3 mit der Zeit Ablagerungen bilden. Diese Ablagerungen müssen regelmässig entfernt werden, da sie den Wärmedurchgang durch die Zylinderwand beeinträchtigen. Um diese Reinigungsarbeiten durchführen zu können, müssen die Verdampfungszylinder 3 freigelegt werden können, das vorteilhaft durch Anheben des Gehäusemantels la geschieht.
Jede nach aussen führende Rohrleitung ist dem Abheben des Gehäusemantels la hinderlich. Durch die erfindungsgemässe Ableitung der Brüden über die Sammelleitung 12 unterhalb der Verdampfungszylinder 3 wird die Zugänglichkeit sowohl der
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letzteren als auch des Brüdensammelbehälters 4 gewährleistet.
Pig. 5 zeigt eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Ausführungsform nach Fig. 1 beim Anheben des Gehäusemantels la. Die Verdampfungszylinder 3 und der Brüdensammelbehälter 4 sind auf der gleichen Grundplatte 27 angeordnet. Die Sammelleitung 12 der Brüden führt unterhalb dieser Grundplatte 27 nach aussen. Somit müssen zum Hochheben des Gehäusemantels la nur noch der Dampfeintritt 21 für den überhitzten Dampf und die Zuführleitung für das zu trocknende Medium (nicht gezeigt) abgeflanscht werden.
Der Gehäusemantel la ist mit Befestigungselementen 28 ausgerüstet, mit deren Hilfe er durch ein geeignetes Hebezeug angehoben werden kann. Durch diese Konstruktion ist es auf überraschend einfache Weise möglich, die Verdampfungszylinder 3 ohne komplizierte Ausbauarbeit zu reinigen.
Ebenso einfach lässt sich zu Wartungs- oder Reparaturzwecken eine jede Rotoranordnung 6 nach Lösen des Flansches des zugeordneten Antriebsmotors 8 vom Deckel des Gehäuses 1 nach oben aus dem betreffenden Verdampfungszylinder 3 entfernen.
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Claims (1)

  1. l.-Ing. Udo Skuhra
    Paceiiianwait
    Keierloherstr. 00. TeL 0 89/3 Γ.9 ??■ "ο
    ü-8000 München 40 2823129
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Dünnschichtverdampfer zum Trocknen von Schlamm und ähnlichen Substanzen, bestehend aus einer Anordnung von wenigstens zwei vertikal verlaufenden Verdampfungszylindern in einem, mit überhitztem Dampf gespeisten gemeinsamen Gehäuse, wobei jeder Verdampfungszylinder eine angetriebene Rotoranordnung zum Auftragen des zu trocknenden Mediums in einer dünnen Schicht auf die Zylinderinnenwand aufweist und seine Aussenwand zum Zuführen der für den Verdampfungsvorgang erforderlichen Wärme dem überhitzten Dampf ausgesetzt ist, wobei den Verdampfungszylindemein gemeinsamer Brüdensammelbehälter mit einem im Anschluss daran vorgesehenen Verdichter zugeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein in sich geschlossener Brüdensammelbehälter (1O neben den Verdampfungszylindern (3) stehend und mit parallel zu deren ■ Längsachse verlaufender Wandung vorgesehen ist, der die gleiche Höhe wie die Verdampfungszylinder (3) aufweist und in seinem oberen Endabschnitt über je eine Brüdenabführleitung (11) mit dem oberen Bereich (10) der Verdampfungszylinder (3), an seinem unteren Ende über eine unterhalb des Gehäuses (1) verlegten Sammelleitung (12) mit einem Verdichter (23) in Verbindung steht und dass das Gehäuse (1) in zwei Teile trennbar ausgebildet ist.
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    ORIGINAL INSPECTED
    2. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch l , dadurch gekennzeichnet, dass
    der Brüdensammelbehälter (1O im Zentrum einer kreisförmigen Anordnung mehrerer Verdampfungszylinder (3) vorgesehen ist.
    3. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    das G§häuse (1) eine Grundplatte (27) aufweist, auf welcher die Verdampfungszylinder (3) und der Brüdensammelbehälter (4) angeordnet sind und dass die Grundplatte (27) allseitig von einem von ihr trennbaren Gehäusemantel (la) umgeben ist.
    1J. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Gehäusemantel (la) am Umfang der Grundplatte (27) dichtend anliegt davon jedoch senkrecht abhebbar ist.
    5, Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Brüdensammelbehälter (1O einen Tropfenabscheider aufweist.
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    6. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Brüdensammelbehälter (1O als Tropfenabscheider ausgebildet ist.
    7. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Tropfenabscheider ein Zyklongebläse ist.
    8. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Brüdensammelbehälter (1O an dessen Unterseite durch die Grundplatte (27) oder eine an dieser befestigte Bodenplatte verschlossen ist, durch welche die Sammelleitung (12) für die Brüden und eine Abflussleitung (29) für die aus den Brüden abgeschiedene Flüssigkeit aus dem Brüdensammelbehälter (1O geführt sind, dass ferner die Verdampfungszylinder (3) an deren Unterseite ebenfalls durch die Grundplatte (27) oder je eine an dieser befestigte Bodenplatte verschlossen sind, wobei sie Austragöffnungen für die bei der Verdampfung anfallenden Feststoffe und/oder Konzentrate aufweisen.
    9. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Brüdensamme-lbehälter (1I) als Stützkörper für das Gehäuse (1) ausgebildet ist.
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    10. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abführen der anfallenden Feststoffe und/oder Konzentrate unterhalb des Gehäuses (1) eine Räumkammer (13) mit einer darin koaxial mit dem Brüdensammelbehälter (1O gelagerten, durch einen Motor (14) angetriebenen Räumschaufel (15) und mit einer exzentrisch angeordneten Schleuse (16) vorgesehen ist.
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    11. Verfahren zum Trocknen von Schlamm und ähnlichen Substanzen in einem Dünnschichtverdampfer gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    die in den Verdampfungsräumen entstehenden Brüden einem neben den Verdampfungsräumen befindlichen, sich parallel zu denselben bis zur gleichen Höhe erstreckenden, in sich geschlossenen Sammelraum, au3 diesem unter Umgehung des Bewegungsbereiches einer sämtliche Räume gemeinsam umgebenden trennbaren Hülle einer Verdichtung und anschliessend einem zwischen den Verdampfungsräumen und dem Sammelraum innerhalb der Hülle vorhandenen Zwischenraum zugeführt werden.
    12. Verfahren nach Patentanspruch li, dadurch gekennzeichnet, dass
    die in den Brüden enthaltenden Flüssigkeitstropfen im Sammelraum abgeschieden und der gereinigte Dampf sowie die abgeschiedene Flüssigkeit getrennt aus dem Sammelraum abgeführt werden.
    13. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
    die dem Sammelraum zugeführten Brüden zum Zwecke der Tropfenabscheidung zyklonartig verwirbelt werden.
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DE2823129A 1977-06-07 1978-05-26 Dünnschichtverdampfer zum Trocknen von Schlamm und ähnlichen Substanzen Expired DE2823129C2 (de)

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