DE3151045A1 - Verfahren und einrichtung zur trocknung von gips. - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur trocknung von gips.Info
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Description
Essen, den 22. Dezember 1981 N 4860/11 Vo/Fa.
KRUPP-KOPPERSGMBH. MOLTKESTRASSE-29. 4300 ESSEN
Verfahren und Einrichtung zur. Trocknung von Gips
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung kaltm ,
feuchten Gipses sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Der zu trockende Gips liegt im allgemeinen bei Umgebungstemperatur
( ο - 20 C) mit einem Wassergehalt von bis zu 50% und einer Korngrößenverteilung von 0 - lOOyif oder
größer vor.
Zur Durchführung der Gipstrocknung sind eine Reihe von Verfahrensprinzipien bekannt, die zum Teil großtechnisch
durchgeführt wurden, wie z. B. , die Gipstrocknung durch heiße Gase im Flugstrom oder durch indirekte Beheizung
über Wärmeaustauschflächen in Trocknern, beispielsweise
in einer rotierenden Trommel.
Alle diese Verfahren zeichnen sich durch hohe Investitionskosten, durch erheblichen maschinellen Aufwand und durch
großen Energieaufwand aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu
schaffen, das mit niedrigen Investitionskosten einen sparsamen Energieverbrauch verbindet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß dem Gips heiße Festkörper, deren Ausgangs -
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temperatur über· der angestrebten Endtemperatur des Gipses
liegt, beigemischt werden.
Nach einem weiterea Merkmal der Erfindung sollen Festkörper
verwe&det werden, die eine weitgehend gleichmäßige
Form, ohne Kanten, scharfe Ecken, Vorsprünge oder
Einkartouagea aufweisen. Besonders geeignet sind Eestkörper
mit Kugelform. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, ι zur guten Durchmischung des Gipses mit den wärmeübertragenden
Feststoffen Festkörper mit einem engen Größenap@ktrura,
beispielsweise Kugeln einheitlicher Größe, bevorsugt
mit einem Durchmesser kleiner als 40 mm einzusetzen.
Die Festkörper können aus metallischen Werkstoffen, Vorzugs weise
Stahl odes- Gußeisen, oder aus nichtmetallischen Werk-
i, beispielsweise Keramik oder Porzellan, bestehen.
Festkörper aus entsprechend mechanisch widerstand»- fähigen uad temperaturbeständigen Kunststoffen können
zum JSissats kommen. Die Festkörper können auch natürliche»
Ursprungs sein, z. B„ Kieselsteine, die aweckraäßigerweise
in einer bestimmten Form und Größe ausgesucht w©rdea sollten. Wesentlich bsi der Wahl des Werkstoffes für
die Festkörper ist, daß dieser abriebfest ist. So werden bsi nichtmetallischen Werkstoffen mechanische Abriebfestig keitea
aaeh. DIN 52108 von kleiner 0,45 cm /cm bevor-
-/ -
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Yon besonderer Bedeutung sind die Wärmeeigenschaften
der Festkörper. So empfehlen sich Festkörper mit einer
2 0 5
zug «weise kleiner 5000 (J/m Ks ' ). Die Temperatur
leitzahl sollte kleiner 700. 10 (m /h), vorzugsweise
—4 2
kleiner 150. 10 (zn /h) , und die spezifische Wlrme
der Festkörper größer 400 (j/kgl K) ,vorzugsweise größer
800 (J/kg K) sein . In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daü man natürlich bestrebt «/ein wird, die Menge
der -wärmeübertragenden Festkörper im Verhältnis zur Gipsmenge, die erwärmt werden soll, klein zu halten.
Es ist deshalb vorteilhaft. Feststoffe auszuwählen, die
ein möglichst hohes Wärmespeichervermögen besitzen.
Die Erfindung sieht ferner vor, daß Festkörper mit
einer Temperatur bis ca. 600 C verwendet werden.
Das Aufheizen der Festkörper kann hierbei durch Gase aus einer beliebigen Wärmequelle, insbesondere durch
Hauchgase aus einer Verbrennungskammer, erfolgen. Ausgestaltung und Ausführungsformen der Einrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene sind in -weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipakizze des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 2 - 8 Fließschemen von Ausführungsformen des
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erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung verschiedenartiger Wander schichttrockne r.
Im einzelnen zeigen hierbei:
Fig. 2 den Einsatz eines senkrecht stehenden Behälters als
Wanderschichttrockner,
Fig. 3 dea. Wander schichttrockne r als senkrecht stehenden
' Behälter mit außen, angesetzten Elektromagneten.
Fig. 4 dem Einsatz eines Etagentrockners,
Fig. 5 den Einsatz einer rotierenden Trommel als Wander schichttrockner,
Fig„ 6. den Einsatz eiaea schräg liegenden Behälter als
Wanderschichttrockner ,
ig.. 7 den Einsatz einer Vibrations rinne als Wanderschichttrocimsr,
und
Fig. 8 den Wander schichttrockne r als senkrecht stehenden Behälter mit mehreren Sektionen.
Gemäjß Fig. 1 wird der feuchte Gips aus dem Vorratsbunker A
über das Zuteilorgan B mit den erhitzten Festkörpern aus
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/to
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dem. Festkörpererhitzer C über ein Dosiergerät D mittels
einer geeigneten Verteilervorrichtung E gemeinsam der
Einrichtung zur Trocknung des Gipses F zugeführt. Gips und Festkörper durchwandern im Gleichstrom diese
Einrichtung. Dabei geben die Festkörper einen Teil der in ihnen gespeicherten Energie an den Gips ab. Die ausgetriebene
Gipsfeuchte wird über geeignete Brüdenräume abgezogen.
Der so getrocknete Gips wird in einer geeigneten Trenneinrichtung G, z.B. einem Schüttelsieb, von den Festkörpern
getrennt und in eine Wirbelschichtrinne I weitergeführt. Die Festkörper werden, beispielsweise durch ein
Becherwerk H, dem Feststofferhitzer C wieder zugeführt.
Der Festkörpererhitzer C kann mit Rauchgasen aus einer
Feuerung oder mit heißen Gasen aus einer anderen Wärmequelle betrieben werden.Die Heizgaszufuhr ist in Fig. 1
mit K, der Heizgasaustritt mit L bezeichnet. Die nachstehend dargestellten Ausführungsalternativen des erfindungsgemäßen
Verfahrens haben alle den Einsatz von Hauchgasen aus einer Verbrennungekammer zum Gegenstand.
In Fig. 2 ist mit 1 die Gipsaufgabeleitung bezeichnet, aus der kontinuierlich der feuchte Gips in den
Wanderschichttrockner 7, der im vorliegenden Fall als aufrechtstehender, zylindrischer Behälter ausgebildet
ist, eingeleitet wird. Ebenfalls kontinuierlich werden aus dem Erhitzer 2 Festkörper, beispielsweise in Form
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It
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von Stahlkugeln, über die Zellenradschleuse 3, dem Wander schachttrockner
zugeführt.
Der Gips und die beigemischten Kugeln fließen kontinuierlich
durch den Wanderschichttrockner von oben nach unten, wobei Gips und Kugeln durch das Rührwerk 4 mit den Rührarmea
5 ständig in Bewe gung gehalten werden. Der Antrieb
d©o Rührwerke? ist mit 6 bezeichnet. Durch das Rührwerk
wird somit gewährleistet, daß immer neue Gipskörmer mit den-heißen Kugeln in Berührung kommen, so daß der
Gips iasgosami eine im wesentlichen gleichmäßige Wärmebehandlung
erfährt* Die Widerstände beim Abwärtsfließen
des Gipses werden durch dessen eigenes und das Gewicht
der Kugeln überwunden, wobei die variable Verweilzeit des Gipses im Wände rschichttrockner vom Abzug des
Gipses und der Kugeln im unteren Bereich bestimmt wird. Die Austragung von Gips und Kugeln aus dem Wander schachttrockner
7 erfolgt bei der in Fig. 2 dargestellten Äuafüisruagsform der Erfindung mittels eines Auatragsorgans
8. In diesem wird der nunmehr auf ca. 120-130 C erwärmt© und auf ca. 6% Feuchte getrocknete Gips von den
WänaatEägerkugeln getrennt und der Wirbeiachichtrinne 9
zugeführt. Das Austragsorgan als Trenneinrichtung kann
beispielsweise als Schwingsieb oder auch als pneumatische
Abs'chcsideeinrichtung ausgeführt sein. Die im Austrageorgan.8
voss dem Gips.· getrennten Kugeln werden durch die Transportvorrichtung 10 ( Kettenförderer, Becherwerk
oder dergl.) wieder dem Erhitzer 2 zugeführt.
42,
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Die im Wänderschichttrockner 7 aus dem feuchten Gips
abgeschiedenen Brüden werden in verschiedenen Ebenen über die Leitungen! 11 'und die Sammelleitung 12 abgezogen
und gelangen über den Zyklon 13, die Leitung 14, das Gebläse 15, die Leitung 16 und 17 , den Elektrofilter
und Leitung 19 in den K reis lauf wäscher 20, in dem neben
einer Kondensation die Auswaschung von Verunreinigungen erfolgt.
Die im Zyklon 13 abgeschiedenen Gipskörner gelangen über
die Zellenradschleuse 21 und die Leitungen 22 und 23 in die Wirbelschichtrinne 9 . Die im Elektrofilter 18 abgeschiedenen.
Stäube werden über die Leitung 24 der Leitung 25 zugeführt. Der auf ca. 15° C in der Wirbelschichtrinne 9 abgekühlte
Gips wird über die Leitung 25 seiner weiteren Verwendung zugeführt. Die Aufrechterhaltung der Wirbelschicht
erfolgt mittels kalter Luft durch die Leitung 26 und das Gebläse 27. Die mit Staub beladene Luft verläset
die Wirbelschichtrinne 9 und wird über die Leitung 28, den Zyklon 29, die Leitungen 16 und 17 , den Elektrofilter
18 und die Leitung 19 dem Kreislaufwascher 20 züge führt..
Die im Zyklon 29 abgeschiedenen Gipskörner gelangen über die Zellenradschleuse 31 und.die Leitung 32 in die
Leitung 25. Die aus dem Kreislauf was eher ablaufende
Flüssigkeit wird über die Leitung 33 in einen Vorlagebehälter 34 eingeleitet. Die imVorlagebehälter 34 abgelagerten
Schlämme werden über die Leitung 35 rm'A die
Pumpe 36 abgeführt. Dem Waschwasser aus der Leitung
•Λ
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wird eis Teiistrom des Wassers aus der Leitung 38 mit
des· Pumpe 39 zugemischt und dabei die gewünschte Temperatur eingestellt.
Di© Festkörper wer des im Erhitzer 2 mittels Rauchgase·
e£^7ä£m&p das durch die Verbrennung gasförmiger, flüssiger
οά@τ fester Brennstoffe in der Verbrennungskammer 40
entsteht. Da die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase
mit ca. 1500 G für die Erwärmung der Festkörper eine 'zu hohe Temperatur aufweisen, wird diesen Gasen ein Teil
dor abgezogenem Brüden über die Leitung 41 und das Gebläse
42 sugemiacht. Die aus der Brennkammer 40 mit ca.
80© C austretenden Gase passieren den Erhitzer 2 und verlaases
diesen mit ca. 150 C. Über die Leitung 43» das Gebläse
44, die Leitung 17, den Elektrofilter 18 und die Leitung
19 werden die Gase in den Kreislaufwasche r 20 geleitet. D©r Wasserdampf der Brüden kondensiert hier, und die
Rauchgase werden anschließend in die Atmosphäre entlassen.
Dia-Abkühlung des Gipses in der Wirbelschichtrinne 9 erfolgt
iadiroktp Als Kühlmedium wird Luft verwendet. Die kalte
Luft wird übor die Leiteng 45 und das Gebläse 46 in die "Wärmetauscherrohre der Wirbelschichtrinne 9 geführt,
die erwärmte Luft gelangt über die Leitung 47 zur Verbrennung
in die.Verbrennungskammer 40.
Fig» 3 zeigt wiederum einen aufrecht stehenden Wände r s chi cht-
trockner 7, bei dem sich /
-j(- '
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das Rührwerk 4 an der Auf gäbe stelle des Gipses und
der Kugeln befindet. Kugeln und Gips wandern durch den Trockner als Festschicht hindurch. Um ein Auflockern
de· Gipses zu erreichen und um Kugelnester in der Mitte des Wanderschichttrockners zu vermeiden, können
bei der Verwendung von Stahlkugeln als Feststoff wärmeträger außen am Wanderschichttrockner zusätzlich gegen«
einander versetzt angeordnete Elektromagnete 48 vorgesehen sein, die periodisch aktiviert werden und die Stahl -kugeln, im Trockner verteilt halten.
Die Verweilzeit des Gipses im Wanderschichttrockner wird bei dieser Ausführungsform einmal durch das Austragsorgan
und zum anderen durch die Stellung der Drosselklappen
im Inneren des Wanderschichttrockners bestimmt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der W ander schichttrockner 7 als Etagentrockner ausgebildet. Der aufgegebene
Gips und die Kugeln werden hierbei von dem Rührwerk 4
mit den Rührarmen 5 vermischt und wandern durch Offnungen in den Etagenböden 50 von Etage zu Etage.
Fig. 5 zeigt den Wanderschichttrockner 7 als schräg liegende rotierende Trommel, bei der Gips und Kugeln mitteis einer
Förderschnecke 51 zugeführt und dabei miteinander vermischt werden. Der Austrag erfolgt ebenfalls über eine
Förderschnecke 52,die das Gut dem Austragsorgan 8 zuleitet. Der Abzug der Brüden aus der Trommel erfolgt
•A
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durch die Leitung 11, die, wie aus der Zeichnung ersichtlich»
bis in die Trommel hineinreicht«. An der Innenwandung
der Trommel aind noch Mitnehmer 53 angeordnet, die die
Kugeln in Bewegung halten sollen.
In Fig. 6 ist als Wanderschichttrockner 7 ein schräg liegend©?
Behälter vorgesehen, bei dem Aufgabe und Austrag wie bei der Einrichtung gernäß Fig. 5 durch die Förderschnecken
51 und 52 erfolgen. Die Stahlkugeln werden bei dieser Aueführungsform durch Elektroznagnete 48
aiaf der Ober- und Unterseite des Behalters, die gegeneinander
versetzt angeordnet sind, wechselweise angezogen, s© daB si® vom Eintritt bis zum Ausgang einen sinusförmiges
Wegnehmen. Dadurch, wird eine Entmischung des Gutes'verhindert und der Gips zusätzlich aufgelockert.
Fig. 7 zeigt eine schräg liegende Vibrations rinne als
Wand®yschichttrockner 7. Damit auch hier die Stahlkugeln
durch ihr größeres spezifisches Gewicht nicht auf den Boden der Rinne absinken, werden sie von an
der Oberssite der Vibrations rinne angeordneten Elektromagneten 48 periodisch angesogen und durchlaufen
hierdurch wiederum einen sinusförmigen Weg,
Fig. 8 zeigt schließlich einen stehenden Wanderschichttrockner, der aus mehreren Sektionen 53 besteht.
Di© Sektionen besitzen eine konische Form, um die erforderlichen Zwischenräume für den Brüdenabzug zu
•A
Ib
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erhalten. In den Sektionen sind in versetzter Anordnung Schikanen 54 eingebaut, damit eine bessere Vermischung des Gipses und der Kugeln erreicht wird.
a) die große spezifische Wärmeaustauschfläche, die. abhängig vom Kugelradius, 200 - 4000 m /m beträgt,
b) der gooße Wärmeaustauschkoeffizient von 80 - 1000 W/m K,
c) das vergleichsweise kleine Trocknungsvolumen ( 4-16 m bezogen auf 71 t/h Tajockengips),
kW
d) die große Leistungsdichte von 1300 - 5200 ,
zn
e) den niedrigen Verbrauch an elektrischer Energie,
nämlich 10 - 60 k-Wfür den Transport der Feststoff wärmeträger,
f) geringer Personalaufwand für dieBedienung und Wartung der Anlage, demzufolge auch geringe Wartungskosten und
g) geringe Umweltschutzprobleme.
f?
->2 - 22. 12. 1981
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Ein zahlenmäßigeeAusführungsbeispiel ist der folgenden
Tabelle zu entnehmen, wobei eine zu trocknende Gipsmenge von 102 t/h zugrunde gelegt und als Festkörper Stahlkugeln
verwendet werden.
| i£ | Gips | 3151045 | |
| -ys- | 102.09 | ||
| Dim. | 20 | 22. 12. 1981 N 4860/11 |
|
| Werkstoff | t/h | 80 |
Festkörper:
Stahlkugeln |
| Eindosiermenge | •c | 440,23 | |
| E intrittstempe ratur | *C | 350 | |
| Austrittatemperatur | 100 | ||
am Eintritt % 45
am Austritt % 6
Apparatedurchmesser Apparatelänge
Kugeldur chme β ae r Verweilzeit des Gipses
Wandergeschwindigkeit Volumenve rhältnia
der Kugeln m /m 720
W W ärmele itfähigke it
| m | 2 | 195 |
| m | 3,5 | 1.07 |
| mm | 5 | 1.15 |
| S | ||
| m/min. | 0,23 | |
| m Gips | ||
| m Kagel | ||
| t Gips | ||
| t Kugel |
mK 0,063 45
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Claims (1)
- 22. 12. 1981 N 4860/11PatentansprücheVerfahren zur Trocknung kalten, feuchten Gipses, dadurch gekennzeichnet» daß dem Gips heiße Festkörper, deren Ausgangstemperätur über der angestrebten Endtemperatur des Gipses liegt, beigemischt werden.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Festkörper verwendet werden, die eine weitgehend gleichmäßige Form ohae Kanten, scharfe Ecken, Voraprünge oder Einkerbungen aufweisen.3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Festkörper mit Kugelfonn verwendet werden.4. Verfahren nach Anspruch 1 - - 3, dadurch gekennzeichnet, daß Festkörper mit einem engen Größen-Spektrum verwendet werden.5. Verfahren nach Anspruch 1 -4 , dadurch gekennzeichnet, daß Kugeln einheitlicher Größe mit einem D urchmesser kleiner als 40 mm verwendet werden,6. Verfahren nach Anspruch 1 - 5 , dadurch gekennzeichnet, daß Festkörper aus abriebfestem Material22. 12. 1981 N 4860/11verwendet werden.7. Verfahren nach Anspruch 1.-6, dadurch gekennzeichnet, daß als Festkörper Kugeln aus Stahl oder Gußeisen verwendet werden.8. Verfahren nach Anspruch 1 -7, dadurch gekennzeichnet, daß Festkörper einer Wärmeeindringal von kleiner 16000 ( j/ m Ks* ), vorzugsweise kleiner 5000 ( j/m Ks* ) verwendet werden.9. Verfahren nach Anspruch 1 - 8 , dadurch gekennzeichnet, daß Festkörper mit einer Temperatur--4 2leitzahl kleiner 700. 10 (m /h) . vorzugsweise kleiner 150. 10 ( m /h) verwendet werden.0. Verfahren nach Anspruch 1 - 9 , dadurch gekennzeichnet, daß Festkörper mit einer spezifischen Wärme größer 400 ( j/kgK;), vorzugsweise größer 800 (J/kg K) verwendet werden.1. Verfahren nach Anspruch 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß Festkörper mit einer Temperatur bis ca. 600 C verwendet werden.2. Verfahren nach Anspruch 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufheizen der Festkörper22. 12. 1981 N 4860/11einer beliebigen Wärmequelle verwendet werden.13. Verfahren nach Anspruch 1 - 12 , dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufheizen der Festkörper Rauchgas aus einer Verbrennungskammer verwendet wird.1,4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nachAnspruch 1- 13 , gekennzeichnet durch einen Wanderschichttrockner (7), dem eine Einrichtung (2) zujn Aufheizen der Festkörper sowie ein Gipsbunker vorgeschaltet und dem eine Einrichtung (8) zum Trennen des Gipses von den Festkörpern nachgeschaltet ist.15. Einrichtung Bach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wanderschichttrockner (7) als aufrecht stehender, im wesentlichen zylindrischer Behälter ausgebildet ist.16„ Einrichtung.nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß in deiw Wanderschichttrockner (3) ein Rührwerk (4) vorgesehen ist.17. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung des Gipses von den Festkörpern ein Schwingsieb vorgesehen ist.22. 12. 1981 N 4860/1118. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung des Gipses von den Festkörpern eine pneumatische Abscheideeinrichtung vorgesehen ist.19. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß außen an der Wandung das Wander -schichttrocknera (7) gegeneinander versetzt angeordnete Elektromagnete (48) vorgesehen ist.20. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wanderschichttrockner (7) als Etagentrockner ausgebildet ist.21. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn -zeichnet, daß der Wanderschichttrockner (7) als geneigt gelagerte, rotierende Trommel ausgebildet ist.22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel innen mit Mitnehmern (53) versehen ist.23. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wanderschichttrockner (7) als geneigt gelagerter Behälter ausgebildet ist, bei dem an der Ober- und Unterseite der Trommel gegeneinander versetzt angeordnete Elektro-•A22. 12. 1981 N 4860/11magnete (48) vorgesehen sind.24. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wander schachttrockner (7) als Vibrations rinne ausgebildet ist.
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