DE3631480C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Trockengut in einer Trocknungsanlage mittels dieser über eine Luftfördereinrichtung zugeführter warmer Luft, insbesondere von keramischem Trockengut, bei dem die aus der Trocknungsanlage austretende, gegenüber der zugeführten warmen Luft abgekühlte und einen höheren Feuchtigkeitsgrad aufweisende Feuchtluft erwärmt und im Gemisch mit Warmluft der Trocknungsanlage zugeführt wird.

In Trocknungsanlagen, wie sie in der keramischen Industrie, aber nicht nur dort, verwendet werden, werden zum Trocknen von keramischem Trockengut große Mengen Warmluft in die Trocknungsanlage eingeleitet, um das Trockengut auf zeitlich vorbestimmte Weise zu trocknen. Die aus der Trocknungsanlage dann wieder austretende Feuchtluft ist durch den Trockenvorgang innerhalb der Trocknungsanlage des Trockenguts sehr stark mit Feuchtigkeit gesättigt, wobei zu Beginn eines periodischen Trocknungsvorganges die relative Luftfeuchtigkeit der austretenden Feuchtluft 80-90% beträgt, während sie am Ende des Trocknungsvorganges lediglich 2-5% ausmacht. Vorrichtungen zur Durchführung solcher Verfahren sind beispielsweise in der DE-PS 5 17 167 beschrieben.

Insbesondere bei periodisch arbeitenden Trocknungsanlagen tritt demzufolge ein sehr großer Wärmeverlust auf, wenn am Ende des Trocknungsvorganges fast ungesättigte Feuchtluft, die, wie schon erwähnt, nur noch eine relative Luftfeuchtigkeit von 2-5% aufweist, ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird. Insbesondere unter dem Gesichtspunkt der sich verknappenden Energieresourcen und dem sich daraus ergebenden Zwang zur Energieeinsparung und demzufolge zur Kostenminderung wurden bisher Systeme bekannt, die einen Teil der aus der Trockungsanlage im Bereich einer relativen Luftfeuchtigkeit von 30-50% austretender Feuchtluft absaugten und dann damit das frische, empfindliche neue Trockengut vorsichtig unter geringem Wasserentzug trockneten. Darüber hinaus gibt es Systeme, wo die abgesaugte Feuchtluft über Wärmetauschereinrichtungen geleitet wird, um dort der Feuchtluft über einen Abkühlungsprozeß Wärme zu entziehen und diese Wärme wiederum der Trocknungsanlage zuzuführen. Nach einem weiteren bekannten System wird die in der Trocknungsanlage austretende Feuchtluft wiederum über Wärmetauschereinrichtungen in der Temperatur erhöht und über Luftfördereinrichtungen als Mischwarmluft saugseitig der Trockenluft zugeführt und gemeinsam in die Trocknungsanlage eingeleitet. Derartige Systeme sind beispielsweise in der DE-OS 29 29 707 oder DD-PS 2 13 490 beschrieben.

Der Nachteil insbesondere des letzteren Systems liegt darin, daß in der unzureichenden Abstimmbarkeit der Feuchtluft und der Trockenluft zueinander ein sehr negativer Einfluß auf die Brandführung des Ofensystems bewirkt wird, weil die Menge der die Trocknungsanlage verlassenden Luft durch die sich ständig ändernde Menge der zugemischten Feuchtluft sich wiederum ständig verändert. Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist, daß durch dieses bekannte System auch keine Erhöhung der Menge der Trockenluft und somit auch keine Druckerhöhung in der Trocknungsanlage bewirkt wird, weil druckseitig aus der Luftfördereinrichtung, die beispielsweise durch einen Ventilator ausgebildet sein kann, in die Trocknungsanlage hinein immer die gleiche Mischluftmenge mit gleicher Geschwindigkeit eintritt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen im Vergleich zu anderen Trocknungssystemen ein sehr viel höherer Wirkungsgrad erreicht wird, mit denen darüber hinaus die Trockengeschwindigkeit erhöht und der Trocknungsvorgang insgesamt mit größerer Gleichmäßigkeit erfolgen kann.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die eine relative Luftfeuchtigkeit unter 10% aufweisende erwärmte Feuchtluft druckseitig hinter der Luftfördereinrichtung der Warmluft zugemischt wird.

Der Vorteil eines derartigen Verfahrens liegt darin, daß durch die Erhöhung der Temperatur des Feuchtluftanteils, der noch eine gut wirtschaftlich verwertbare relative Luftfeuchtigkeit von 25-35% aufweist, die Enthalpie der Luft erhöht wird, wobei die Wassermenge in der Luft keine Veränderung erfährt, die relative Luftfeuchtigkeit aber abnimmt. Durch diese künstlich herbeigeführte Zustandsänderung des Dampf-Luft- Gemisches (Feuchtluft) auf eine Feuchtluft, die als Mischluft dienen soll und nach der Erwärmung nur noch eine relative Luftfeuchtigkeit von 10% aufweist, wird in dem ausgewählten Bereich der relativen Luftfeuchtigkeit gut verwertbare Mischluft (Feuchtluft mit nur noch 10% relativer Luftfeuchtigkeit) geschaffen, wobei diese Mischluft einen sehr hohen Wirkungsgrad von 90-70% aufweist.

Bei der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens weist die Trocknungsanlage lösungsgemäß die im Anspruch 2 enthaltenen Merkmale auf.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der aus der Erwärmungseinrichtung austretende Feuchtluftanteil über eine dieser nachgeordnete weitere Luftfördereinrichtung in die Trockenluft eingeleitet. Dadurch wird eine kontinuierliche Feuchtluftförderströmung erreicht, so daß die Mischung mit der primären Trockenluft besser aufeinander abgestimmt werden kann.

Die Erwärmungseinrichtung selbst besteht vorzugsweise aus einem fremdbeheizten Wärmetauscher, in dem der Feuchtluftanteil im vorbestimmten Grad relativer Luftfeuchtigkeit zur Erhöhung seiner Enthalpie direkt oder indirekt erwärmt wird. Der Vorteil einer derartigen Erwärmungseinrichtung liegt darin, daß alle Energiequellen zur Wärmeerzeugung beliebig genutzt werden können, gegebenenfalls sogar unterschiedliche, entweder alternativ oder gemeinsam.

Die Erwärmungseinrichtung kann gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform durch eine Brenneranordnung gebildet werden, deren Heißgase den Feuchtluftanteil zu seiner Erwärmung unmittelbar beaufschlagen, wobei der Brennstoff zum Betrieb des Brenners beispielsweise Gas, Öl oder dergl. sein kann.

Bei allen vorbeschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung ist es vorteilhaft, daß der Grad der relativen Luftfeuchtigkeit des Feuchtluftanteils durch wenigstens ein mit der Regeleinrichtung zusammenwirkendes hygrostatischen Meßgerät erfaßt wird, so daß sich die Enthalpie in Abhängigkeit vom sich während eines Trocknungszyklusses ändernden Grad relativer Luftfeuchtigkeit des Feuchtluftanteils auf vorbestimmte Weise nun im Regelkreis durch kontinuierliche Erfassung der momentanen relativen Luftfeuchtigkeit optimieren läßt.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden schematischen Zeichnungen anhand zweier Ausführungsbeispiele eingehend beschrieben.

Darin zeigt

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau bekannter Trocknungsanlagen ohne Wiederverwendung der aus der Trocknungsanlage austretenden Feuchtluft,

Fig. 2 eine Trocknungsanlage, bei der ein Teil der austretenden Feuchtluft zur Vortrocknung neuen Trockenguts verwendet wird und

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Trocknungsanlage mit vergrößertem Zufuhrrohr für Trockenluft.

Trocknungsanlagen 10, wie sie insbesondere zum Trocknen von keramischen Trockengut verwendet werden, haben einen grundsätzlichen schematischen Aufbau, wie er in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. In diesen Figuren ist die Trocknungsanlage 10 in Form eines sogenannten Kammertrockners ausgebildet, das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch ohne weiteres auch bei anderen Trocknungsanlagen, beispielsweise Tunnel-, Band- oder Rollentrocknern verwendet werden und auch in sogenannten periodischen Trocknern.

Die Trocknungsanlage 10 besteht aus einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter Trockenkanäle 101-107, die von einem Ende in Kanallängsrichtung mit Trockenluft 16 beaufschlagt werden, die mittels einer Luftfördereinrichtung 15, die beispielsweise ein Ventilator sein kann, in die einzelnen Kanäle eingeleitet wird. Bei Trocknungsanlagen 10 gemäß dem Stand der Technik (Fig. 1, Fig. 2) wird die nach dem Trocknungsvorgang aus der Trocknungsanlage 10 austretende Feuchtluft 11 über einen Ventilator 19 an die Umgebung geleitet.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Trocknungsanlage 10 wird ein Teil der normalerweise über den Ventilator 19 an die Umgebung abgegebenen Feuchtluft 11, soweit diese eine relative Luftfeuchtigkeit von 30-50% hat, aus dem Trocknungsvorgang abgeleitet und über eine Luftfördereinrichtung 13 (Ventilator) wiederum der Trocknungsanlage 10 zugeführt, um beispielsweise frisches, empfindliches und neues Trockengut zunächst vorsichtig unter geringem Wasserentzug anzutrocknen.

Eine erfindungsgemäße Trocknungsanlage 10 ist in der Fig. 3 beschrieben und weist prinzipiell den gleichen Aufbau wie die im Stand der Technik bekannten Trocknungsanlagen auf. Sie unterscheidet sich jedoch von diesen dadurch, daß aus den Trockenkanälen 110-107 Feuchtluft 12 ausgeleitet wird, die eine relative Luftfeuchtigkeit von 25-35% aufweisen. Diese Feuchtluft 12 einer relativen Luftfeuchtigkeit von 25-35% wird in einem hier nicht dargestellten Sammelkanal gesammelt und mittels der Luftfördereinrichtung 13, die beispielsweise ein Ventilator sein kann, zu einer Erwärmeeinrichtung 14 geführt. In den Figuren ist lediglich der Strom der Feuchtluft 12 durch eine ausgezogene Linie zwischen der Trocknungsanlage 10 und der Erwärmeeinrichtung 14 dargestellt, es ist jedoch klar, daß dafür geeignet ausgebildete Rohre bzw. Rohrsysteme verwendet werden können, die auf entsprechende Weise gegen Wärmeverluste isoliert sind.

Dementsprechend ist die Erwärmeeinrichtung 14 an ihrer Ausgangsseite über eine entsprechend ausgebildete Rohrleitung mit der Luftfördereinrichtung 15 verbunden, über die auch die (primäre) erwärmte Trockenluft 16 in die Trocknungsanlage 10 bzw. in die Trockenkanäle 101-107 eingeleitet wird. Aus Vereinfachungsgründen ist diese Rohrleitung jedoch auch hier nicht gesondert dargestellt.

In dieses Rohrleitungssystem ist wenigstens eine Luftfördereinrichtung 13 eingesetzt, die für einen gesteuerten Transport der Feuchtluft 12 von der Trocknungsanlage 10 zur Erwärmeeinrichtung 14 und von der Erwärmeeinrichtung 14 zur Drucklufteinleitungsanordnung 18 sorgt.

Die Erwärmeeinrichtung 14 kann ein durch Fremdwärme beheizter Wärmeaustauscher sein, über den die aus der Trocknungsanlage 10 mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 25-35% ausgekoppelte Feuchtluft 12 geleitet und erwärmt wird. Die Energiezufuhr 20 zur Erwärmeeinrichtung 14 ist symbolisch durch die Pfeile dargestellt. Grundsätzlich kann jede geeignete Energie zur Erhöhung der Temperatur der Feuchtluft 12 in der Erwärmeeinrichtung 14 verwendet werden. Es ist auch möglich, die Erwärmeeinrichtung 14 so auszubilden, daß diese keinen Wärmetauscher aufweist und die durch die Erwärmeeinrichtung 14 durchströmende Feuchtluft 12 unmittelbar den Heißgasen eines gas-, öl- oder dergleichen betriebenen Brenners ausgesetzt wird. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung 10 wird dann die Feuchtluft 12 unmittelbar durch die Heißgase erwärmt.

Eine hier nicht dargestellte Regeleinrichtung überwacht die Temperatur der Feuchtluft 12, die aus der Trocknungsanlage 10 ausgeleitet wird, bis sich die relative Luftfeuchtigkeit der Feuchtluft 12 von einer relativen Luftfeuchtigkeit von 25-35% bis zu einer relativen Luftfeuchtigkeit von kleiner als 10% abgesenkt hat. Die die Erwärmeeinrichtung 14 verlassende erwärmte Feuchtluft 120, die die vorgegebene relative Luftfeuchtigkeit von weniger als 10% erreicht hat, wird dann mit der (primären) erwärmten Trockenluft 16 in der Drucklufteinleitungsanordnung 18, die in Form eines Rohres ausgebildet sein kann, gemischt und neu in die Trocknungsanlage 10 eingeleitet.

Durch die Erwärmung der Feuchtluft 12 in der Erwärmeeinrichtung 14 wird die Enthalpie (Summe der inneren Energie und der Verdrängungsenergie) der Feuchtluft 12 erhöht, wobei die Wassermenge in der Feuchtluft keine Veränderung erfährt, aber die relative Feuchtigkeit abnimmt. Durch diese künstlich herbeigeführte Zustandsänderung des die Feuchtluft 12 bildenden Dampf-Luft-Gemisches auf eine (erwärmte) Feuchtluft 120, die nur noch eine relative Luftfeuchtigkeit von weniger als 10% aufweist, wird in den genannten Bereichen der relativen Feuchtigkeit wertvolle Luft zum Trocknen mit 90-70% Wirkungsgrad aus der Feuchtluft 12 gewonnen. Durch diese Maßnahme wird das Volumen des Trockenluft-Luftangebots für die Trocknung bis zu 50% vergrößert, wobei der Luftzuführungsdruck entsprechend steigt und demzufolge die Trockengeschwindigkeit größer wird und der Wärmeverbrauch der gesamten Trocknungsanlage 10 abnimmt.

Die Erwärmung der Feuchtluft 12 zur Erhöhung der Enthalpie der Luft ist natürlich in Abhängigkeit vom Trocknungszyklus über einen Trocknungszeitraum nicht gleich. Um möglichst fortwährend eine relative Luftfeuchtigkeit von kleiner als 10% in der erwärmten Feuchtluft 120 zu erhalten, muß die der Erwärmeeinrichtung 14 zugeführte Feuchtluft 12 in bezug auf seine sich verändernde relative Luftfeuchtigkeit erfaßt werden, um eine Regelung der Energieabgabe der Erwärmeeinrichtung 14 durchführen zu können. Zu diesem Zweck kann ein hygrostatisches Meßgerät die Feuchtluft 12 erfassen, das seinerseits seine Informationen auf geeignete Weise auf eine Regeleinrichtung gibt, die wiederum den Feuchtlufterwärmungsprozeß in der Erwärmeeinrichtung 14 regelt.

Bezugszeichenliste

10 Trocknungsanlage
101-107 Trockenkanal
11 Feuchtluft
12 Feuchtluft
120 erwärmte Feuchtluft
13 Luftfördereinrichtung
14 Erwärmeeinrichtung
15 Luftfördereinrichtung
16 Trockenluft
18 Drucklufteinleitungsanordnung
19 Ventilator
20 Energiezufuhr

Claims (5)

1. Verfahren zum Trocknen von Trockengut in einer Trocknungsanlage mittels dieser über eine Luftfördereinrichtung zugeführter warmer Luft, insbesondere von keramischem Trockengut, bei dem die aus der Trocknungsanlage austretende, gegenüber der zugeführten warmen Luft abgekühlte und einen höheren Feuchtigkeitsgrd aufweisende Feuchtluft erwärmt und im Gemisch mit Warmluft der Trockungsanlage zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die eine relative Luftfeuchtigkeit unter 10% aufweisende erwärmte Feuchtluft druckseitig hinter der Luftfördereinrichtung der Warmluft zugemischt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der eine Trocknungsanlage (10), eine Luftfördereinrichtung (15), einen Sammelkanal für Feuchtluft (12) und eine Erwärmungseinrichtung (14) zur Reduzierung der relativen Luftfeuchtigkeit der Feuchtluft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drucklufteinleitungsanordnung (18) für die Feuchtluft (12) über eine weitere Luftfördereinrichtung (13) druckseitig mit der Luftfördereinrichtung (15) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungseinrichtung (14) aus einem fremdbeheizten Wärmetauscher besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungseinrichtung (14) durch eine Brenneranordenung gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der relativen Luftfeuchtigkeit der Feuchtluft (12) durch wenigstens ein mit einer Regeleinrichtung zusammenwirkendes hygrostatisches Meßgerät erfaßbar ist.