DE2941037A1

DE2941037A1 - Warmluft-trockenverfahren

Info

Publication number: DE2941037A1
Application number: DE19792941037
Authority: DE
Inventors: Lars Dr Ing Malmquist
Original assignee: Svenska Traforskningsinstitutet
Current assignee: Svenska Traforskningsinstitutet
Priority date: 1978-10-13
Filing date: 1979-10-10
Publication date: 1980-04-30
Also published as: US4255870A; CA1099915A; SE429785B; FI793177A; SE7810712L

Description

Fa. Svenska

Warmluft-Trockenverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Trockengut durch Umspülung des Gutes mit einem Zirkulationsluftstrom, dessen Zustand durch Zuführung von Wärme zu ihm und Ablüftung von Feuchtigkeit von ihm eine für die Qualität des Gutes geeignete Trocken- und NaÄtemperatur gegeben wird.

Der Wärmeverbrauch bei Trocknung kann bekanntlich vermindert werden, wenn die Lüftung so ausgeführt wird, daß die abgehende Abluft (mit höherer Temperatur) einen Teil ihrer Enthalpie an die eingehende Zuluft (mit niedrigerer Temperatur) in einem Wärmetauscher abgeben kann. Eine solche Wärmerückgewinnung zum Trocknungsprozeß kann theoretisch so weit getrieben werden, daß die Abluft auf niedrigstens die Temperatur der Zuluft abgekühlt, und dadurch ein gewisser größtmöglicher Teil der Enthalpie der Abluft dem Trocknungsprozeß wieder zugeführt wird.

In herkömmlichen Trocknungsprozessen wird dieses Prinzip oft bis nahe an eine wirtschaftliche Grenze für die Größe des Wärmetauschers ausgenutzt, da die für das Trocknen erforderliche Energiemenge groß ist und oft etwa die Hälfte der gesamten Trocknungskosten ausmacht. In Zukunft kann mit einer relativen Erhöhung der Energiekosten gerechnet werden, und die Forderung nach Trockenprozessen mit niedrigem Energieverbrauch wird deshalb wesentlich stärker werden.

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Bei dem von der Erfindung zu lösenden Problem wird das bekannte Verfahren ausgenutzt, bei Trocknung mit Warmluft den Trocknungsprozeß in zwei Teilprozesse, parallel oder in Reihe miteinander, aufzuteilen und die Zirkulationsströme der beiden Teilprozesse zu wesentlich unterschiedlichen Naßtemperaturständen zu konditionieren. Die Erfindung ist, gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft im Teilprozeß mit höherer Naßtemperatur zum Wärmetausch mit der Zirkulationsluft im Teilprozem mit niedrigerer Naßtemperatur gebracht wird, und in Kombination damit die Abluftströme von den beiden Teilprozessen danach miteinander vermischt und veranlaßt werden, einen für die Prozesse gemeinsamen Wärmetauscher zwecks Vorwärmung der Zuluft zum Teilprozeß mit niedriger Naßtemperatur zu durchströmen und nach dessen Durchströmen teilweise Zuluft für den Teilprozeß mit hoher Naßtemperatur zu sein.

Mit einem solchen Verfahren wird ein wesentlich niedrigerer Energieverbrauch als durch herkömmlichen Wärmetausch lediglich zwischen Ab- und Zuluft zum Prozeß erhalten. Das Verfahren ist besonders in solchen Fällen geeignet, wo das Trockengut so beschaffen ist, daß durch Aufteilung der Trocknung in zwei verschiedene Naßtemperaturstände weitere technologische Vorteile erzielt werden. Ein Beispiel eines solchen Materiales ist Kiefern- oder Fichtenholz. Die aus dem Splint der Stöcke ausgesägten Bretter sollen bei niedriger Naßtemperatur getrocknet werden, um Trocknungsschäden bzgl. Harzfluß und Astschäden zu vermeiden, während das Kernholz mit einer höheren Naßtemperatur getrocknet werden soll, um zu vermeiden, daß in diesen gewöhnlich gröberen Holzabmessungen Rißbildung erfolgt. Die Bretter können deshalb vorteilhaft in einem Teilprozeß mit niedriger Naßtemperatur im Parallelbetrieb mit einem Teilprozeß mit hoher Naßtemperatur für das Kernholz und mit Wärmetausch zwischen den Prozessen usw. gemäß der Erfindung getrocknet

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werden. Der Wärmeverbrauch zum Trocknen der Bretter, die viel Wasser (Splint) enthalten, kann auf diese Weise völlig durch den Wärmetausch mit der Abluft vom Trocknungsprozeß für Kernholz gedeckt werden. Der Wärmeverbrauch für den gesamten Prozeß läßt sich dadurch auf fast die Hälfte. gegenüber einem herkömmlichen Trocknungsprozeß reduzieren.

Eine andere interessante Anwendung der Erfindung ist ein progressiver Holztrocknungskanal mit Längs zirkulation, der in zwei, durch eine hebbare Tür abgegrenzte, in Reihe geschaltete Trockenzonen eingeteilt ist, von denen die erste Zone auf einen niedrigen Naßtemperaturstand, und die zweite Zone auf einen hohen Naßtsmperaturstand geregelt, und der Wärmeverbrauch für den ersten Teilprozeß durch Abluftenthalpie vom zweiten Teilprozeß gedeckt wird. Eine solche Einrichtung bietet, außer einem ungefähr halbierten Wärmeverbrauch, weitere wesentliche Vorteile, die nachstehend näher erklärt werden.

Der nachteilige Einfluß hoher Naßtemperatur auf die Holzqualität von beispielsweise Exportholz durch Schäden in Form von Harzfluß und Astausfall ist auf den ersten Abschnitt der Trocknung konzentriert, während der Feuchtigkeitsquotient in den äußeren Teilen noch höher als der Fasersättigungsfeuchtigkeitsquotient ist. Eine niedrige Naßtemperatur in dieser Phase der Trocknung ist somit qualitätsmäßig vorteilhaft. In der späteren Trocknungsphase, wenn höhere Trocknungsspannun^en im Holz leicht zu Rißbildung führen können, ist eine hohe Naßtemperatur wünschenswert, da das Holz dann plastischer wird, und die Trocknungsspannungen dadurch ausgeglichen werden. Eine in Reihe geschaltete Einrichtung gemäß der Erfindung ergibt somit, außer dem verminderten Wärmeverbrauch, auch weniger Trocknungsschäden herkömmlicher Art.

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In letzter Zeit ist auch beim Trocknen von Exportholz eine andere Komplikation dadurch aufgetreten,, daß sog. wärmetolerante Schimmelpilze auf dem Holz wachsen und während des Trocknens reichlich Sporen bilden. Diese Komplikation ist von ernster Art, einerseits wegen der dadurch bewirkten Qualitätsminderung mit wirtschaftlichen Konsequenzen und andererseits, weil die Schimmelsporen bei der weiteren Hantierung des Holzes im Sortierwerk sich vom Holz lösen und in der Luft herumfliegen, was bei den Sortierarbeitern allergische Beschwernisse, die sog. Sortierwerkskrankheit, verursacht. Der Schimmel wächst anfangs in Form für das bloße Auge unsichtbaren Myzelfäden, die nach 35 bis UO Stunden Sporen bilden und das Holz grauschwarz verfärben. Bei der hier berichteten Anwendung der Erfindung dauert die Aufenthaltszeit des Holzes in der ersten Zone mit niedriger NaStemperatur, beispielsweise 30⁰C, nur 20 bis 25 Stunden. Sporen können sich also während dieser Zeit nicht bilden. Wenn das Holz danach in die zweite Zone mit hoher Naßtemperatur, beispielsweise 60 C, eingeführt wird, was bedeutet, daß die trockene Temperatur der Luft dort zwischen 6 5 und 75 C schwankt, hören die Lebenbedingungen für die Pilze auf, und eventuell gebildetes Pilzmyzel stirbt. Es wurde festgestellt, daß einige wenige Stunden ausreichen, um den Pilz bei dieser Temperatur zu töten. Auf diese Weise erhält man auch eine automatische Sterilisierung der Latten, mit denen das Holzpaket zum Trocknen aufgebaut wird. Diese Latten bilden gegenwärtig eine starke Infektionsquelle, und Sterilizierung mit Fungiziden ist vom Gesichtspunkt der Umweltpflege nicht wünschenswert.

Die Anwendung der Erfindung in einer Trockenanlage mit zwei in Reihe geschalteten Prozessen mit verschiedenen Naßtemperaturständen ergibt - außer einem wesentlich niedrigeren Wärmeverbrauch - einen zunehmend wesentlichen Vorteil beim Trocknen von Exportholz in einem progressiven

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Längszirkulationstrockner, der wirtschaftlich der günstigste Trocknertyp für solches Trocknen ist. Das Exportholz wird von neugesägter zu sog. Verschiffungstrockenheit getrocknet, was einen Feuchtigkeitsquotienten von 18 bis 20 % bedeutet. In letzter Zeit ist eine immer stärkere Nachfrage nach Holz mit niedrigerem Feuchtigkeitsquotienten, in erster Linie etwa 12 %, festzustellen, die voraussichtlich noch zunehmen wird. In einem Längs Zirkulationstrockner hängt die Kondition der Trockenluft weitgehend von der Verdampfung vom Holz im Trockenkanal ab. Der verhältnismäßig niedrige Naßtemperaturstand (max. etwa 40 C, konstant längs dem Kanal), der mit Rücksicht auf Harzfluß und Astschäden eingehalten v/erden muß, bedeutet, daß das Trocknen in der Endphase langsam, mit wenig Verdampfung erfolgt. Wenn in einem solchen Trockner versucht wird, zu einem niedrigeren Feuchtigkeitsquotienten als Verschiffungstrockenheit zu trocknen, wird die Verdampfung so gering, daß die Zirkulationsluft am Eingabeende des Trockners zu trocken wird, und Rißbildung erfolgt. Wenn die Verdampfung im zweiten Teilprozeß durch einen hohen Temperaturstand beschleunigt wird, kann das Holz mit vorteilhaftem Trocknungsschema auch zu den niedrigeren Feuchtigkeitsquotienten 12 % getrocknet werden.

Die Bedeutung der Erfindung wird noch im Zusammenhang mit der Beschreibung der Zeichnungen erörtert, in denen Fig. 1 das allgemeine Prinzip für das Verfahren

gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 2 und 3 eine Prinzipeinrichtung für Anwendung der Erfindung beim Trocknen von Holz in zwei Varianten zeigt, und

Fig. U den Wärmeverbrauch bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren zeigt.

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In Fig. 1 sind schematische Einrichtungen für die Teilprozesse A mit niedriger Naßtemperatur und B mit hoher Naßtemperatur gezeigt. Das Trockengut 1 in den Teilprozessen wird von den Zirkulationsluftströmen 2 umspült, die durch Ventilatoren 3 bewirkt v/erden. Die Zirkulationsluft im Teilprozeß A wird im Wärmetauscher 4 erwärmt, während die Zirkulationsluft im Teilprozeß B auf herkömmliche Weise mittels Heizbatterien 5 erwärmt wird. Die Abluft vom Teilprozeß B wird nun Wärmetauscher 4 geleitet und nach ihrem Durchlauf durch ihn in einen gesättigten Luftstrom 7 und einen Kondensatstrom 8 geteilt. Die Abluft 9 vom Teilprozeß B wird mit dem gesättigten Luftstrom 7 bei 10 gemischt, und die Mischung wird durch einen äußeren Wärmetauscher 11 geleitet, wonach das Kondensat 12 abgeschieden, und der gesättigte Luftstrom 13 in einen Teilstrom 14, der von der Anlage abgeblasen wird, und einen Teilstrom 15 geteilt wird, der als Zuluft für den Teilprozeß B mit hoher Naßtenperatur angewendet wird. Die Zuluft 16 zum Teilprozeß A mit niedriger Naßtemperatur wird im Wärmetauscher 11 vorerwärmt. Der Wärmeverbrauch für den Teilprozeß A wird völlig durch die Enthalpie in der Abluft 6 vom Teilprozeß B gedeckt. Irgendwelche äußere Zuluft zum Teilprozeß B braucht nicht eingesetzt zu werden. Die Kombination dieser beiden Einrichtungen ergibt einen extrem niedrigen Wärmeverbrauch für den gesamten Prozeß.

Fig. 2 zeigt das Prinzip für eine Anwendung der Erfindung in drei parallelen Längs Zirkulationskanälen für Exportholz, sog. Zweistufenkanälen (SE-PS 368 740). In den Kanälen A und C wird Kernholz bei hoher Naßtemperatur (etwa 60°C), und im Mittenkanal B werden Schwartenbretter bei niedriger Naßtemperatur (etwa 30⁰C) getrocknet. Beim Sägen machen die anfallenden Schwartenbretter etwa ein Drittel aus, so daß diese Einteilung zweckmäßig ist. Die Zirkulationsluft 205 im Mittenkanal B wird in den Wärmetauschern 201 und 202 in den beiden Trockenstufen erwärmt. Die Anlage ist ferner mit einem weiteren Wärmetauscher 203 versehen. Heizbatterien 204 geben auf herkömmliche Weise Wärme an die

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Zirkulationsluft 205 in Kanälen A und C ab. Die Zuluft s. 206 zum Kanal B wird im Wärmetauscher 20 3 vorerwärmt. Die Abluft 207 von den Kanälen A und C wird zu den Wärmetauschern 203 und 11 in Reihe geleitet und nach Kondensatabscheidung 208 mit der Abluft 207 vom Mittenkanal B im Punkt 210 gemischt. Die Mischung durchströmt danach den Wärmetauscher 203, und Teilströme 206 werden als Zuluft zu den Kanälen A und C entnommen. Gleichzeitig wird ein Teilstrom aus der Trockenanlage abgeblasen, nachdem sie das in die Kanäle eingehende Holz 209.vorerwärmt hat. Der Wärmeverbrauch wird hierdurch noch zusätzlich gesenkt. Der Pfeil zuunterst in der Figur gibt die Transportrichtung des Holzes durch die Kanäle an. Diese Einrichtung wurde für eine Jahrestroc!<nungskapazität von 100 000 m durchgerechnet und bemessen und ergibt einen spezifischen Wärmeverbrauch von etwa 1900 kJ/kg verdampftes Wasser, nahezu unabhängig von der Temperatur der Außenluft.

Fig. 3 zeigt das Prinzip für eine Anwendung der Erfindung in einem Längszirkulationskanal mit in Reihe geschalteten Trockenzonen zum Trocknen von Exportholz (SE-PS 319 431). Der Trockenkanal ist durch eine hochziehbare Tür 301 in zwei angrenzende Zonen I und II unterteilt, von denen Zone I auf eine niedrige Naßtemperatur, z.B. 30°C, und Zone II auf eine hohe Naßtemperatur, z.B. 60°C, geregelt wird. Zone II ist als ein Zweistufenkanal (SE-PS 368 740) ausgeführt, wo die Zirkulationsluft das Holz im Gegenstrom zur Transportrichtung des Holzes in der ersten Stufe und im Gleichstrom in der zweiten Stufe durchströmt. Die Transportrichtung des Holzes ist durch einen Pfeil zuunterst in der Figur angedeutet. Die Zirkulationsluft in Zone II wird auf herkömmliche Weise in Heizbatterien 302 erwärmt. Die Abluft 303 von Zone II, Stufe 1, passiert einen im .Zirkulationsstrom in Zone I angeordneten Wärmetauscher 304, wo sie Wärme an den Zirkulationsstrom in Zone I abgibt. Nach Kondensatabscheidung 305 wird die Abluft 303 von Zone II mit der Abluft 306 von Zone I vermischt und durchströmt den Wärmetauscher 307. Nach Kondensatabscheidung wird ein Teil 309 der Abluftmischung 308 zur Atmosphäre abgeblasen,

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und ein Teil als Zuluft 310 zur Zone II verwendet. Die Zuluft 311 zur Zone I wird von der Abluftmischung 308 im Wärmetauscher 307 vorerwärmt.

Fig. 4 zeigt einen Vergleich des spezifischen Wärmeverbrauches (Wärmeverbrauch pro kg verdampftes Wasser), teils in Beziehung zur Dampfbildungswärme des Wassers und teils in MJ/kg ausgedockt, für einen herkömmlichen Kammertrockner S für Holz, für einen herkömmlichen Längszirkulationstrockner a mit Wärmerückgewinnung, und für einen Trockner gemäß der Erfindung b, in Ausführung wie in Fig. 2 gezeigt. Die Wärmeverbrauchswerte beziehen sich auf das Trocknen von neugesägtem Kiefernholz von 50 mm Dicke auf Verschiffungstrockenheit. Das Trocknen von ungefrorenem Holz ist mit c und das Trocknen von gefrorenem Holz mit d bezeichnet. Das Verfahren gemäß der Erfindung hat außer der drastischen Senkung des Wärmeverbrauches gegenüber herkömmlichen Verfahren den weiteren Vorteil, daß der Wärmeverbrauch nahezu unabhängig von der Temperatur der Außenluft ist, wodurch die zugehörige Kesselanlage auch aus diesem Grund kleiner ausgeführt werden kann.

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Claims

Patentanspruch

Verfahren zum Trocknen mit Warmluft, bei dem das Trocknen in wenigstens zwei Teilprozesse, parallel oder in Reihe
miteinander, eingeteilt ist, und die Zirkulationsströme
der beiden Teilprozesse auf wesentlich verschiedene Naßtemperaturstände konditioniert werden, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abluft im Teilprozeß mit höherer Naßtemperatur zum Wärmeaustausch mit der Zirkulationsluft im Teilprozeß mit niedrigerer Naßtemperatur gebracht wird, in Kombination damit, daß die Abluftströme von den beiden Teilprozessen danach miteinander vermischt und veranlaßt werden, einen für die Prozesse gemeinsamen
Wärmetauscher für Vorerwärmung der Zuluft zum Teilprozeß
mit niedriger Naßtemperatur zu durchströmen und nach
Durchströmung des Wärmetauschers teilweise Zuluft für
den Teilprozeß mit hoher Naßtemperatur zu sein.

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ORIGINAL INSPECTED