DE3219859C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen feuchter Schüttgüter, bei dem das Schüttgut mittels Wärmestrahlung wie Infrarot-Strahlung beheizt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, zum Trocknen von Schüttgütern mittels Infrarot-Strahlung das Schüttgut zu einer möglichst dünnen Schicht auf einem Förderband auszubreiten und auf dem Förderband unter Infrarot-Strahlern hindurchzuführen. Das Schüttgut wird dabei an der Oberfläche getrocknet, wobei der Trocknungsgrad je nach Vorlaufgeschwindigkeit des Förderbandes, der Dicke der Schüttgutschicht auf dem Förderband und der Intensität der Infrarotstrahlung bzw. der Anzahl der Infrarot-Strahler unterschiedlich ist. In jedem Falle ist die Trocknung an der Oberfläche der Schüttgutschicht am stärksten. Ein genauer Trocknungsgrad läßt sich auf diese Weise nicht erzielen, weil eine gleichmäßige Trocknung des Schüttgutes nicht möglich ist und weil bei unterschiedlichen Feuchtigkeitsgraden des ungetrockneten Schüttgutes die Verweilzeiten des Schüttgutes in der Bestrahlungszone und/oder die Bestrahlungsintensität geändert werden müßten, was vielfach nicht möglich ist.

In der DE-OS 19 22 230 ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Trocknung einer Probe von feuchten und gegebenenfalls zusammenbackenden körnigen Produkten beschrieben, bei der das feuchte Gut zunächst in einen Vortrocknungsofen und anschließend in einen Endtrocknungsofen gegeben wird. Der Vortrocknungsofen weist dabei in seinem Deckel eine Anordnung von Infrarot-Strahlungsröhren auf, zusätzlich sind Heizwiderstände unter dem Boden vorgesehen. Mit Hilfe einer Schnecke wird das zu trocknende Gut durch den Vortrocknungsofen gefördert und dem Endtrocknungsofen zugeführt. Dort wird das Gut durch Infrarot-Strahlung weitergetrocknet. Die Steuerung der Trockenvorrichtung geschieht über Temperaturfühler, die einerseits am Mittelteil des Bodens des Vortrocknungsofens und andererseits an der Austrittsöffnung des Endtrocknungsofens vorgesehen sind. Der Temperaturfühler an der Austrittsöffnung des Endtrocknungsofens soll dazu dienen, die Restfeuchte der getrockneten Produkte zu bestimmen, damit diese Information als Parameter für die Regelung der Vorrichtung verwendet werden kann. Auch mit dieser Vorrichtung kann ein genauer und gewünschter Trocknungsgrad nicht erreicht werden. Der Restfeuchtegehalt des getrockneten Gutes wird nämlich erst am Ausgang der Trocknungsvorrichtung bestimmt, also dann, wenn der Trocknungsvorgang bereits abgeschlossen ist. Es kann also nur eine nachträglich erhaltene Information zum Steuern des Trocknens weiterhin für in der Trockenvorrichtung befindliche Güter benutzt werden. Der Temperaturfühler mißt zudem die Temperatur an einer Stelle, wo nicht gewährleistet ist, daß das zu trocknende Gut homogene Eigenschaften aufweist. Im Vortrocknungsofen wird das Gut nämlich sowohl vom Boden der Vorrichtung als auch vom Deckel her beheizt, was dazu führt, daß sich in radialer Richtung im Schüttgut mehr oder weniger ausgeprägt ein Temperaturgradient ausbildet, wobei die Temperatur des Gutes in der Nähe des Bodens des Vortrocknungsofens am höchsten ist, da eine vollständige Umsetzung erfahrungsgemäß auch mit Hilfe einer Schnecke nicht gelingt. Einer genauen Bestimmung des Restfeuchtegehaltes steht außerdem entgegen, daß die bekannte Vorrichtung kontinuierlich arbeitet. Das Umwälzen bzw. Vermischen des zu trocknenden Gutes findet immer gleichzeitig mit der eigentlichen Trocknung statt. Daher kann sich nie ein Gleichgewichtszustand in dem zu trocknenden Gut einstellen, was aber wichtig ist, wenn zuverlässig Restfeuchtebestimmungen eines großen Volumens durch Messungen an einem Punkt vorgenommen werden sollen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das es ermöglicht, feuchte Schüttgüter mittels Wärmestrahlung derart zu trocknen, daß unabhängig von der ursprünglichen Feuchtigkeit des Schüttgutes der jeweils gewünschte Trocknungsgrad gleichförmig in der gesamten Schüttgutmasse erzielt wird, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen.

Die Erfindung wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Kennzeichens von Patentanspruch 1 gelöst. Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist Gegenstand von Anspruch 3.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, das Schüttgut schonend nach und nach auf den gewünschten Trocknungsgrad herabzutrocknen, denn wegen der sich ständig wiederholenden Wärmebestrahlung der ruhenden Oberfläche der Schüttgutmasse ist eine zu lange Einwirkung der Strahlungswärme bzw. eine zu intensive Wärmebestrahlung nicht notwendig, so daß im Bereich der Oberfläche der Schüttgutmasse auch keine Übertrocknung oder gar Veränderung des Schüttgutes durch Wärmeeinwirkung stattfinden kann. Man kann die einander abwechselnden Phasen des Trocknens der ruhenden Schüttgutmasse und des Umwälzens der Schüttgutmasse zum Vermischen der angetrockneten Partikel mit den noch feuchteren Partikeln zeitlich so aufeinander abstimmen, daß das Schüttgut im Grunde genommen nahezu gleichförmig auf gewünschte Restfeuchte herabgetrocknet wird, das heißt, daß praktisch eine kontinuierliche Trocknung erfolgt, wenn man die beiden sich immer wieder abwechselnden Verfahrensschritte sehr kurz in ihrer Zeitdauer wählt.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zwar, wie beim vorbekannten Stand der Technik, die Oberfläche des Schüttgutes mit Wärme bestrahlt, so daß die im Bereich der Oberfläche der Masse befindlichen Schüttgutpartikel verhältnismäßig intensiv getrocknet werden, während die tiefer liegenden Schüttgutpartikel weniger oder überhaupt nicht von der Wärmestrahlung getroffen und dementsprechend auch nicht erwärmt werden, jedoch werden die getrockneten Schüttgutpartikel schon nach verhältnismäßig kurzer Einwirkzeit der Wärme­ strahlung wieder in die Schüttgutmasse eingemischt und nehmen dabei von den nicht getrockneten Schüttgutpartikeln Feuchtigkeit auf, so daß man wieder eine Schüttgutmasse mit nahezu gleichförmigem Feuchtigkeitsgehalt vor­ liegen hat, der jedoch etwas niedriger als vorher ist. Nach Beendigung der Zwischendurchmischung wirkt die Wärmestrahlung wieder auf die ruhende und geglättete neue Oberfläche der Schüttgutmasse ein und trocknet die jetzt oben liegenden Schüttgutpartikel. Durch häufiges Wieder­ holen der Trocknungsphasen bei ruhendem Schüttgut und Umwälzphasen zum Durchmischen des unterschiedlich ge­ trockneten Schüttgutes sinkt der Feuchtigkeitsgehalt der Schüttgutmasse verhältnismäßig schnell auf den ge­ wünschten Endwert ab, ohne daß Überhitzungen einzelner Teile des Schüttgutes zu befürchten wären, selbst wenn das Verfahren in einem Behälter durchgeführt wird, dessen Wand beheizt ist, um somit auch von der Seite und von unten der Schüttgutmasse Wärme zuzuführen. Die Wandbe­ heizung des Behälters kann nämlich auf einem für das Schüttgut ungefährlichen Wert gehalten werden, weil eine besondere Tiefenwirkung der auf das Schüttgut ein­ wirkenden Wärme nicht notwendig ist. Die Tiefenwirkung wird vielmehr durch die sich immer wieder wiederholenden Mischvorgänge erzielt, während die Wandbeheizung eine Konden­ satbildung an der Behälterwand verhindern soll.

Gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung wird der Feuchtigkeitsgehalt des Schüttgutes wenigstens im Ober­ flächenbereich der Schüttgutmasse fortlaufend gemessen und die Folge der einzelnen Mischvorgänge entsprechend den ermittelten Meßwerten ausgelöst. Auf diese Weise verhindert man eine Übertrocknung bzw. Überhitzung des im Oberflächenbereich befindlichen Schüttgutes, weil die einzelnen Mischvorgänge automatisch eingeleitet werden, sobald das Schüttgut im Oberflächenbereich der Schüttgutmasse einen vorgegebenen Trocknungsgrad er­ reicht hat. Beispielsweise kann man die Einstellung so vornehmen, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Schüttgutes im Oberflächenbereich nicht unter den gewünschten Endwert der Feuchtigkeit in der gesamten Schüttgutmasse sinkt. Auf diese Weise wird eine Übertrocknung einzelner Par­ tikel des Schüttgutes verhindert. Auch läßt sich dadurch das Ende des Trocknungsvorganges einer Schüttgutcharge leicht bestimmen, denn wenn nach Beendigung eines Misch­ vorganges das Schüttgut im Oberflächenbereich keinen höheren Feuchtigkeitsgehalt mehr als den gewünschten Endfeuchtigkeitsgehalt hat, ist die Trocknung beendet, so daß die Wärmestrahler abgestellt werden können, was durch eine automatische Steuerung möglich ist.

Die Wärmestrahler können während der einzelnen Misch­ phasen ausgeschaltet werden, jedoch ist dies im allge­ meinen nicht notwendig, weil es unschädlich ist, wenn Wärmestrahlung auf die Schüttgutmasse beim Umwälzen der­ selben einwirkt, zumal die einzelnen Mischphasen nicht allzu lang sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Dauer der einzelnen Mischvorgänge vorprogrammiert werden. Dies ist zweckmäßig und möglich, wenn die Menge der jeweils zu trocknenden Schüttgutcharge vorgegeben und dementsprechend bekannt ist, weil dann im voraus be­ stimmt werden kann, welche Mischzeit benötigt wird, um die Schüttgutcharge gleichmäßig zu durchmischen.

Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trocknen feuchter Schüttgüter wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die einen liegenden Behälter mit um eine horizontale Achse drehbar gelagertem Mischwerk aufweist, wobei oberhalb des Mischwerkes im Behälter bzw. seiner Wand Strahlungsquellen wie Infrarot- Strahler angeordnet sind. Dabei handelt es sich vor­ zugsweise um einen Mischer für chargenweisen Misch­ betrieb, dessen Behälter trommelförmig oder auch trog­ förmig ausgebildet sein kann. Wichtig ist, daß die im Behälter befindliche Schüttgutcharge bei stillstehendem Mischwerk mit geglätteter Oberfläche liegt, was auch dadurch beeinflußt oder verbessert werden kann, daß man am Ende jedes Mischvorganges das Mischwerk lang­ samer als während des Mischvorganges selbst laufen läßt, um die Oberfläche zu egalisieren. Wenn der Behälter einen zylindrischen Querschnitt hat, sind die Infrarot- Strahler zweckmäßig in seine Wand bzw. in Schächte eingebaut, die in die Behälterwand münden. Wird ein trogförmiger Behälter, der nur im unteren Bereich als halbzylindrische Mulde ausgebildet ist, verwendet, ordnet man die Infrarot-Strahler im schachtartigen oberen Teil des Mischbehälters an, wobei sie beispiels­ weise an dem abklappbaren oder abnehmbaren Deckel des Behälters befestigt sind, falls ein Deckel vorhanden ist. Andernfalls lassen sie sich auch an den hochstehenden Seitenwänden des schachtartigen oberen Teiles des Be­ hälters anbringen.

Das Mischwerk ist vorzugsweise mit einem intermittierend arbeitenden Antrieb versehen. Auf diese Weise lassen sich die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehenen, einander abwechselnden Ruhe- und Bewegungs­ phasen des Mischgutes erzielen. Vorzugsweise ist das Mischwerk mit einem schnellaufenden Antrieb versehen, so daß das Mischgut beim Mischen von den Mischwerkzeugen intensiv aufgelockert und durchwirbelt wird und dem­ entsprechend die Dauer der einzelnen Mischvorgänge kurz gehalten werden kann. Das intensive Auflockern und Durchwirbeln des zu trocknenden Schüttgutes hat auch noch den Vorteil, daß während der Mischvorgänge Feuchtigkeit aus dem aufgelockerten und aufgewirbelten Schüttgut entweichen kann, die nicht mehr an die einzelnen Schüttgutpartikel gebunden ist.

Vorzugsweise hat das Mischwerk eine zentrale Welle mit radial von ihr ausgehenden Armen, an deren Enden Mischwerkzeuge wie beispielsweise pflugscharartige Mischwerkzeuge angebracht sind. Mit einem derartigen Mischwerk ist es besonders gut möglich, das zu trocknende Schüttgut während der einzelnen Mischphasen intensiv zu durchmischen und dadurch schnell wieder einen gleich­ förmigen Feuchtigkeitsgrad im gesamten Mischgut einzu­ stellen.

Durch die Erfindung wird feuchtes Schüttgut chargenweise schnell und gleichmäßig ohne die Gefahr von Überhitzungen einzelner Teile des Schüttgutes getrocknet, indem man eine ruhende und möglichst geglättete Oberfläche den Wärme­ strahlern wie Infrarot-Strahlern darbietet. Nach aus­ reichender Trocknung dieser Oberfläche wird den Wärme­ strahlern eine frische Oberfläche aus Schüttgut darge­ boten, da die zuvor an der Oberfläche getrockneten Schüttgutpartikel in die Schüttgutmasse gleichmäßig eingemischt worden sind. Der Trocknungsgrad des Schütt­ gutes kann beispielsweise mit Fühlern gemessen werden, die den Trocknungsgrad des Schüttgutes im Oberflächen­ bereich und/oder im unteren Bereich ermitteln. Die von den Fühlern aufgenommenen Meßwerte können zum Steuern der einander abwechselnden Verfahrensschritte des Trocknens der ruhenden Schüttgutmasse und des Umwälzens derselben benutzt werden. Beim Umwälzen der Schüttgut­ masse erzielt man eine Homogenisierung des zu trocknenden Schüttgutes, so daß den Wärmestrahlern stets eine Ober­ fläche mit homogenem Feuchtigkeitsgrad dargeboten wird. Die Durchmischungsphasen lassen sich besonders kurz halten, wenn man die Trocknung in einem schnellaufenden Mischer wie beispielsweise einem Pflugscharmischer vornimmt, wobei in die Oberseite des trommelförmigen Behälters Infrarot-Strahler eingebaut sein können.

Die im Behälter angeordneten bzw. in dessen Wand oder Schächte eingebauten Wärmestrahler lassen sich gegen Ver­ schmutzung beispielsweise dadurch schützen, daß man die Schleudergeschwindigkeit des Mischwerkes so einstellt, daß das feuchte Schüttgut nicht unmittelbar auf die Strahler geschleudert wird. Zusätzlich können vor den Strahlern Abweiser angeordnet sein, welche die Flugbahnen der Misch­ gutpartikel so ableiten, daß dieselben nicht auf die Ober­ fläche der Wärmestrahler auftreffen können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer er­ findungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zum Durchführen des vorgeschlagenen Verfahrens schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt der Vorrichtung und

Fig. 2 einen Querschnitt der Vorrichtung.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem zylin­ drischen Behälter 1, der mit horizontaler Längsachse zwischen zwei endständigen Stirnwänden 2 und 3 angeordnet ist, die Füße 4 bzw. 5 zum Aufstellen der Vorrichtung auf einem geeigneten Untergrund aufweisen.

Koaxial zum zylindrischen Behälter 1 ist eine Welle 6 gelagert, deren außerhalb des Behälters befindliche Lager in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Diese Welle 6 ist mit einem durch einen Pfeil 7 angedeuteten Antrieb verbunden, der die Welle 6 in Richtung des Pfeiles 7 mit variabler Drehzahl antreiben kann.

An der Welle 6 sind über deren Länge und Umfang verteilt radiale Arme 8 befestigt, von denen in der Zeichnung nur zwei dargestellt sind. Am äußeren Ende jedes radialen Armes 8 befindet sich ein pflugscharartiges Mischwerk­ zeug 9, das, wie Fig. 2 zeigt, dicht an der Innenwand des Behälters 1 umläuft. Die pflugscharartigen Mischwerkzeuge 9 versetzen das im Behälter 1 befindliche Schüttgut 10 bei entsprechender Drehzahl der Welle 6 in einer Art Wirbelbett, das den gesamten Behälter 1 ausfüllt, wenn das Schüttgut 10 durchmischt werden soll. Die Mischwerkzeuge 9 wirbeln zu diesem Zweck das Schüttgut auf, so daß es hochgeschleu­ dert und durchwirbelt wird.

Im oberen Bereich des Behälters 1 ist an diesen ein lang­ gestreckter Schacht 11 angebaut, der eine Anzahl von Wärme­ strahlern 12 enthält, beispielsweise Infrarot-Wärmestrahler. Diese Wärmestrahler 12 bestrahlen die einigermaßen ge­ glättete Oberfläche 13 des als ruhende Charge im Behälter 1 befindlichen Schüttgutes 10. Die nur angedeuteten Wärme­ strahlen 14 treffen dabei auf alle Stellen der Oberfläche 13 auf.

Um nach jedem Mischvorgang eine möglichst geglättete Ober­ fläche 13 zu erhalten, wird die Welle 6 am Ende jedes Misch­ vorganges mit geringerer Drehzahl angetrieben, damit die pflugscharartigen Mischwerkzeuge 9 die im Behälter 1 be­ findliche Schüttgutcharge egalisieren und dabei eine einigermaßen geglättete Oberfläche 13 erzeugen können.

Durch die Wand des Behälters 1 ragen im oberen und unteren Bereich Feuchtigkeitsfühler 15 bzw. 16, mit deren Hilfe der Feuchtigkeitsgehalt des Schüttgutes 10 dicht unter der Oberfläche 13 und im unteren Bereich des Behälters 1 gemessen werden kann. Durch Vergleiche der von den Fühlern 15 und 16 ermittelten Feuchtigkeitswerte läßt sich der Betrieb der Vorrichtung steuern.

Der Behälter 1 und die Stirnwände 2 und 3 sind mit einem Doppelmantel 17 versehen, der von einem Heizmittel wie warmem Wasser durchströmt werden kann. Auf diese Weise erzielt man eine Wandbeheizung, um Kondensatbildung an den Innenwänden des Behälters 1 zu verhindern.

Die durch den Trockenvorgang freigesetzte Feuchtigkeit kann durch den Schacht 11 entweichen, an den zu diesem Zweck auch eine nicht dargestellte Saugeinrichtung ange­ schlossen werden kann.

Claims (7)

1. Verfahren zum Trocknen feuchter Schüttgüter, bei dem das Schüttgut mittels Wärmestrahlung wie Infrarot-Strahlung beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine möglichst geglättete Oberfläche einer ruhenden Schüttgutcharge der Wärmestrahlung ausgesetzt wird, bis die im Bereich dieser Oberfläche befindlichen Schüttgutpartikel einen vorbestimmten Trocknungsgrad erreicht haben, daß dann das Schüttgut umgewälzt und zu einer Masse mit gleichförmigem Feuchtigkeitsgehalt durchmischt wird, woraufhin man die Schüttgutcharge wieder ruhen läßt und ihre ruhende und möglichst geglättete neue Oberfläche erneut bestrahlt, wobei diese beiden einander abwechselnden Verfahrensschritte nach der jeweils gemessenen Feuchtigkeit der Schüttgutcharge im Oberflächenbereich derselben gesteuert ausgelöst und wiederholt werden, bis die Schüttgutcharge den gewünschten Trocknungsgrad erreicht hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einander abwechselnden Verfahrensschritte vorprogrammiert gesteuert durchgeführt werden.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem liegenden Behälter (1), der ein um eine horizontale Achse drehbar gelagertes, mit einem Antrieb verbundenes Mischwerk (6, 8, 9) aufweist, wobei oberhalb des Mischwerkes im Behälter bzw. seiner Wand Strahlungsquellen (12) wie Infrarot-Strahler, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerk (6, 8, 9) mit einem intermittierend arbeitenden Antrieb (7) versehen ist und in den Behälter (1) Feuchtigkeitsfühler (15, 16) eingebaut sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) einen zylindrischen Querschnitt hat und die Infrarot-Strahler (12) in seine Wand bzw. in Schächte (11) eingebaut sind, die in die Behälterwand münden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerk (6, 8, 9) mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerk (6, 8, 9) mit einem schnell laufenden Antrieb (7) versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerk eine zentrale Welle (6) mit radial von ihr ausgehenden Armen (8), an deren Enden Mischwerkzeuge (9) wie pflugscharartige Mischwerkzeuge angebracht sind, aufweist.