DE4019242A1 - Verfahren zur trocknung durch aenderung der beladungskapazitaet von luft o. dgl. (peflow-verfahren) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 10 und eine neue Verwendung eines Wirbelrohres.

Das bezeichnete Verfahren dient insbesondere zur Trocknung (z. B. von Schlämmen) in jedem Temperaturbereich durch den Einsatz eines Wirbelrohres.

Verfahren zur Trocknung sind in verschiedenen Ausführungsarten bereits bekannt. Sie dienen der Beseitigung von Feuchtigkeit aus Gasen, Feststoffen, Schlämmen, Suspensionen und Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen.

Eine erste Gruppe von Verfahren arbeitet nach dem Prinzip des Verdunstungstrocknes, bei dem die Verdunstung bei wesentlich geringeren Drücken als der Gesamtdruck des Systems erfolgt. Der Dampf diffundiert in ein Trockenmittel (Luft, Rauchgas, Heißdampf) und wird mit diesem abgeführt.

Eine zweite Gruppe von Verfahren arbeitet nach dem Prinzip des Verdampfungstrocknes, bei dem das Verdampfen der Feuchtigkeit nahezu beim Gesamtdruck des Systems erfolgt. Die Abfuhr erfolgt ohne Trocknungsmittel.

Den so entstandenen verschiedenen Verfahren und Anlagen ist gemeinsam, daß zur Überführung der Flüssigkeit in den Dampfzustand große Mengen Wärmeenergie zugeführt werden, die an anderer Stelle dem Dampf wieder zu entziehen sind, um eine Kondensation zu erreichen.

Besonders bei hohen Flüssigkeitsanteilen entstehen große Mengen Wasserdampf, die entweder in die Umgebung entlassen werden müssen oder durch entsprechende Anlagen zur Kondensation gebracht werden.

Das Entlassen großer Mengen von Wasserdampf in die Umgebung ist aus verschiedenen Gründen problematisch. Zum einen treten mikroklimatische Veränderungen im Einflußbereich der Anlage auf, und zum anderen kann der Wasserdampf bei einigen Verfahren Elemente enthalten, die sich in verschiedenen Bereichen schädlich auswirken können. Eine Lösung bieten geschlossene Systeme, in denen ein Medium in Form eines Kreislaufes beladen und anschließend wieder entladen wird.

Die Problematik dieser Anlagen liegt im wesentlichen in zwei Punkten.

Der erste Punkt sind die Energiemengen und Formen, die aufgewendet werden müssen, um den Kreislauf in diesem geschlossenen System aufrechtzuerhalten. Es ist festzustellen, daß die Grundfunktion des Kreislaufes im wesentlichen aus zwei Teile besteht, die mit verschiedenen Energieformen versorgt werden müssen. Der eine Teil des Kreislaufes benötigt Energie in Form von Wärme zum Verdampfen der Flüssigkeit. Der andere Teil des Kreislaufes benötigt Energie für Anlagen, die zur Kühlung des Wasserdampfes bis zur Kondensation dienen.

Beide Teile des Kreislaufes benötigen verschiedenartige Anlagen, und beide Anlagen haben ihre eigenen Wirkungsgrade, so daß der Energieaufwand relativ hoch ist.

Der zweite Punkt sind die Anlagen, die notwendig sind, um den beschriebenen Kreislauf aufrechtzuerhalten. Bei hohen Flüssigkeitsanteilen müssen diese Anlagen baulich sehr groß ausgelegt werden, und auch technisch ist es häufig notwendig, relativ aufwendige Lösungen zu wählen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren wie eingangs beschrieben anzugeben, das in der Lage ist, mit technisch und baulich minimalem Aufwand auch große Flüssigkeitsanteile aus einem Naßgut zu entfernen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen und bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 10 durch die im Kennzeichen dieses Patentanspruches angegebenen Merkmale. Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Für die Realisierung des Verfahrens sind im einfachsten Fall neben dem bekannten Wirbelrohr ein Trockner und ein Kondensator erforderlich. Derartige Aggregate sind in verschiedenen Ausführungsformen erhältlich. Das Wirbelrohr, das in der Literatur auch als "Ranquesches Wirbelrohr" oder Kältemaschine ohne bewegliche Teile bezeichnet wird, hat zur ausschließlichen Kälteerzeugung einen relativ schlechten Wirkungsgrad, so daß es nur in einigen speziellen Fällen Anwendung findet. Die Erfindung besteht nun darin, das Wirbelrohr in einem neuen Bereich einzusetzen, wobei der offensichtliche Nachteil, daß bei der Erzeugung von Kälte mit dem Wirbelrohr auch Wärme entsteht, zur Trocknung genutzt wird und so ein fast idealer Wirkungsgrad zu erreicht ist.

Diese Form der Anwendung des Wirbelrohres zeichnet sich dadurch aus, daß die Druckluft ohne mechanisch bewegte Teile in einen kalten, bis zu 80 K unter Drucklufttemperatur liegenden Luftstrom und einen warmen, bis 130 K über der Drucklufttemperatur liegenden Luftstrom aufgeteilt wird. Durch den Aufbau dieses Temperaturgefälles wird die Beladungskapazität der Druckluft beliebig erhöht oder verringert.

Dieser Effekt wird bei dem beschriebenen Verfahren vollständig genutzt, indem der heiße Luftstrom zur Trocknung von Medien bzw. Beladen der Luft mit Feuchtigkeit und der kalte Luftstrom zum Trocknen der Luft bzw. Entladen der Luft von der Feuchtigkeit genutzt wird.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand von Bild 1 näher erläutert.

Bild 1 zeigt eine Trocknungsanlage, die neben den bereits erwähnten Elementen Wirbelrohr 20, Trockner 21 und Kondensator 22 weitere für diese Anlage notwendigen Elemente und deren Verbindungen enthält.

Das Wirbelrohr 20 teilt den Druckluftstrom 11 in einen heißen Druckluftstrom 9 und einen kalten Druckluftstrom 10 auf. Der heiße Druckluftstrom 9 wird in den Trockner 21 geleitet, in dem sich das zu trocknende Feuchtgut 1 im bereits erwärmten Zustand 3 befindet.

Im Trockner 21 ensteht mit Feuchtigkeit beladene Abluft 8, die zum Kondensator 22 geleitet wird. Das Trockengut 5 verläßt den Trockner 21 und wird zum Entstauber 23 geleitet. Das staubfreie Trockengut 6 verläßt die Anlage und kann einer weiteren Nutzung zugeführt werden. Der im Entstauber 23 entstandene trockene Staub 7 wird zur Voreindickung des Naßgutes verwendet.

Die dem Kondensator 22 zugeführte, mit Feuchtigkeit beladene Abluft 8 wird in ihm durch Kondensation getrocknet. Das Kondensat 12 verläßt die Anlage und wird je nach Qualität der Klärung oder Weiterverwendung zugeführt. Die im Kondensator 22 entstandene trockene Luft wird als erwärmte Kühlluft 15 dem Kompressor 24 zugeführt. Der Kompressor 24 wird durch die mechanische Kopplung 16 von einem Verbrennungsmotor 25 angetrieben.

Um eine Anreicherung von Explosivgasen im Trockenkreis zu verhindern, wird ein Teilstrom 14 der Trockenluft 13 auf den Verbrennungsmotor 25 gegeben, in dem er der Frischluft 18 beigemischt wird. Dieser Luftanteil wird durch die Frischluft 17 im Trockenkreis ersetzt.

Als Primärenergie 19 für den Verbrennungsmotor 25 bieten sich speziell im Bereich der Klärtechnik Faulgase an, die alternativ auch durch Diesel ersetzt werden können. Die Kühlluft des Verbrennungsmotors 25 und die speziell bei der Verwendung von Faulgasen entstehenden Abgase 4 werden dem Erhitzer 26 zugeführt.

Das dem Erhitzer 26 zugeführte Feuchtgut aus der Vorentwässerung wird hierdurch vorerhitzt und als erwärmtes Feuchtgut 3 dem Trockner 21 zugeführt. Abgas und Kühlluft 2 verlassen abgekühlt die Anlage.

Claims (10)

1. Verfahren zum gleichzeitigen Be- und Entladen von Transportmitteln dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel als Energieträger eingesetzt wird, um in einem Wirbelrohr in einen warmen und einen kalten Teilstrom aufgeteilt zu werden, wobei beide Teilströme zum Be- und Entladen des Transportmittels genutzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beladungskapazität des Mittels durch Aufbau eines Temperaturgefälles erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beladungskapazität des Mittels durch Aufbau eines Temperaturgefälles erniedrigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Mittel in einem offenen oder geschlossenen System eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Mittel als Energieträger und/oder Transportmittel eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Mittel durch einen Verdichter energetisch beladen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines dieser beschriebenen Mittel Luft ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in diesem Mittel durch Abzug bzw. Zufuhr eines weiteren genauso oder ähnlich gearteten Mittels in einem offenen oder geschlossenen System ein Anstieg von explosionsfähigen Stoffen verhindert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Verfahren benötigten Energieformen weitestgehend durch das Wirbelrohr erzeugt werden.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelrohr in Kombination mit Aggregaten zur Be- und Entladung, speziell Trockner und Kondensator, verwendet wird.