DE2823129C2 - Dünnschichtverdampfer zum Trocknen von Schlamm und ähnlichen Substanzen - Google Patents
Dünnschichtverdampfer zum Trocknen von Schlamm und ähnlichen SubstanzenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Dünnschichtverdampfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es wird beim Betrieb derartiger Vorrichtungen angestrebt,
mit möglichst wenig Energie einen optimalen Verdampfungsprozeß »u 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 25 46 381 und 30 67 812 beschrieben.
Es ist auch bereits bekannt, mehrere Verdampfungszylinder in demselben Gehäuse anzuordnen, wie dies
z. B. in der CH-PS 3 76 882, der GB-PS 1 80 963 und der US-PS 35 75 814 an Anlagen für Süßwassergewinnung
aus Meerwasser gezeigt wird.
Bezüglich der rationellen Arbeitsweise der Verdampfer
kennt man auch die Wiederverwendung des Brüdendampfes zum Beheizen der Verdampfungszyiinder unter
Dazwischenschaltung eines Verdichters (CH-PS 3 76 882, DE-OS 14 59 487, US-PS 35 75 814).
Nachteile dieser Anlagen sind jedoch einerseits die komplizierte Bauweise und andererseits die großen
Wärmeverluste in der Gesamtanordnung. Bei der einen bekannten Anordnung für Süßwasseraufbereitung (US-PS
35 75 814) muß z. B. ein besonderer Dampferzeuger für die Wärmeverlusie aufkommen, während bei einer
anderen (GB-PS 180 963) 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.
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, weiche den
Wärmedurchgang beeinträchtigt. Das Entfernen dieser Schmutzschicht aber auch die Wartung, Reinigung, oder
Reparatur von Kratzern, die gemäß dem einen bekannten Vorschlag (GB-PS 1 80 963) in dem mit Brüden beheizten
Innern der Verdampfungszylinder vorgesehen sein können, ist ,erst nach zeitraubender umfangreicher
Demontage möglich.
Ein weiterer Nachteil ist der über den Verdampfungszylindern liegende (CH-PS 3 76 882) oder sich über diese
hinaus erstreckende Brüdensammeiraum (US-PS 35 75 814). 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 durch einen Dünnschichtverdampfer gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen des Dünnschichtverdampfers erg;eben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10.
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 Wartungsarbeiten 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 cue Gesamtanordnung zugänglich wird. Die
Anordnung eines gleich hohen Brüdensammelbehälters neben den Verdampfungszylindern führt zi-dem zu einer
Verringerung der Bauhöhe.
Der Dünnschichtverdampfer arbeitet derart, daß die in den Verdampfungsräumen entstehenden Brüden einem
neben den Verdampfungsräumeii 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 Hülse
einer Verdichtung und 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.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen gemäß der Zeichnung erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen DünnschichtverdaniDfcrs.
F i g. 2 einen Querschnitt zu F i g. 1,
F i g. 3 einen Querschnitt durch einen Verdampfungszylinder,
Fig.4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung
mit zwei Verdampfungszylindern, und
F i g. 5 die Ausführungsform nach F i g. 1 beim Anheben des Gehäusemantels.
Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 mit einem Gehäusemantel la auf, der mit einer Isolationsschicht
2 bedeckt ist
Innerhalb des Gehäuses 1 sind Verdampfungszylinder 3 kreisförmig 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 5 sind mit Öffnungen 7 versehen und werden von einem oder mehreren Elektromotoren 8
angetrieben.
In jedem der Verdampfungszylinder 3 wird durch eine auf der Hohlwelle 5 befestigte Scheibe 9 ein oberer
Bereich 10 abgegrenzt. Der BrüdensammelbehälU;r 4 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 13 mit einer von einem Antrieb 14 angetriebenen
Räumschaufel 15. Die Räumkammer 13 wird über eine exzentrisch angeordnete Schleuse 16 entleert.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird das zu trocknende Medium, wie in F i g. 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 un'en und wird durch die Rotorblätter 19 der Rotoranordnung 6 an
dieser Innenwand in Form eines dünnen Films verteilt. Di-. 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 od;r Konzentrate
von der Innenwand 18 abkratzen, sind sie aus Federstahl gefertigt, doch sind auch andere Materialien
einsetzbar.
Nach dem Abkratzen der festen Bestandteile oder Konzentrate von der Innenwand 18 fallen diese nach
unten in die Räumkammer 13, wo sie mit Hilfe der Räumschaufel 15 durch die Schleuse 16 ausgetragen
werrkn.
Die Brüden steigen durch die Öffnungen 7 jeweils einer Hohlwelle 5 in den oberen Bereich 10 der Verdampfungszylinder
3. Von dort werden sie üuer Abführleitungen 11 in den Brüdensammelbehälter 4 gesogen.
Die in den letzteren durch dessen Boden einmündende Sammelleitung M. führt unterhalb des die Verdampfungszylinder
3 umgebenden Gehäusemantels la nach außen zum Verdichter 23. Durch diese Konstruktion
wird ersichtlicherweise erreicht, daß rotz mehrerer Verdampfungszylinder nur eine einzige Ableitung nach
außen geführt werden muß. Durch die Ableitung der Brüden durch den boden des Brüdensammelbehälters 4
wird zudem das Anheben des Gehäusemantels la erleichtert,
da die Sammelleitung 12 diesen Vorgang nicht
beeinträchtigt. Gleiches gilt für die Abführung 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 zweekmäßigerweise
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 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. Über 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 Tmpfenabscheidung findet vorteilhaft direkt im Brüdensammelbehälter
4 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 Brüdensammelbehälter 4 ein
nicht näher dargestelltes Zyklongebläse eingebaut ist. Durch dieses Gebläse werden die einzelnen Tropfen an
die Innenwand des Brüdensammeibehälters 4 geschleudert, von wo sie nach unten fließen und durch eine hierfür
vorgesehene Abflußleitung 29 abgeleitet werden.
Um die wärmeveriuste weiter einzudämmen, wäre es beispielsweise auch denkbar, den Verdichter ebenfalls
im Innern des Brüdensammelbehälters 4 unterzubringen.
Wie in F i g. 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 4 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 22 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 letzteren als auch des Brüdensammelbehälters 4 gewährleistet.
F i g. 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 ta 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.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
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 Verdampfungszylindern
ein gemeinsamer Brüdensammelbehälter mit einem im Anschluß daran vorgesehenen Verdichter zugeordnet
ist, und ferner einer Vorrichtung zum Abführen der anfallenden Feststoffe und/oder Konzentrate,
dadurcb gekennzeichnet, daß ein in
sich geschlossener Brüdensammelbfihälter (4) in dem
gemeinsamen Gehäuse (1) 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 (Ii) 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.
2. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brüdensammelbehälter
(4) im Zentrum e.iier kreisförmigen Anordnung mehrerer Verdampfungszylinder (3)
vorgesehen ist.
3. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (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 (Xa)umgeben ist.
4. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel
(\a) am Umfang der Grundplatte (27) dichtend anliegt davon jedoch senkrecht abhebbar ist.
5. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brüdensammelbehälter
(4) einen Tropfenabscheider aufweist.
6. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brüdensammelbehälter
(4) 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
(4) 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 (4) geführt
sind, daß ferner die Verdampfungszylinder (3) an de-
ren 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 Brüdensammelbehälter
(4) als Stützkörper für das Gehäuse (1) ausgebildet ist.
10. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung
zum Abführen der anfallenden Feststoffe und/ oder Konzentrate unterhalb des Gehäuses (1) eine
Räumkammer (13) mit einer darin koaxial mit dem Brüdensammelbehälter (4) gelagerten, durch einen
Motor (14) angetriebenen Räumschaufel (15) und mit einer exzentrisch angeordneten Schleuse (16)
vorgesehen ist
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