-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
1. Bereich der Erfindung:
-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Sprühtrockner
zum sofortigen Trocknen eines Prozess-Fluids, welches feste Bestandteile
in einer wässrigen
Lösung
aufgelöst
enthält,
oder als eine in Wasser verteilte Schlämme, welche dadurch gebildet wird,
dass das Prozess-Fluid unter Druck durch Sprühdüsen in eine heiße Gasströmung gesprüht wird,
und sie bezieht sich im besonderen auf einen Sprühtrockner, welcher dazu fähig ist,
eine große Menge
an Fluid trotz einer Trocknerkammer, die eine verkleinerte Höhe aufweist,
zu verarbeiten.
-
2. Beschreibung des Standes
der Technik:
-
US-A-45,611,92 offenbart eine Sprühtrocknervorrichtung,
welche eine Haupttrocknerkammer, Mittel zum Zerstäuben zur
Einleitung eines Speise-Fluids, Mittel zum Einleiten von Trocknergas,
eine zweite Trocknereinheit und Auslassmittel umfasst, wobei Material
in Partikelform nach unten voranschreitend durch die Haupttrocknerkammer
in einem Fließbett
eines solchen Materials in der zweiten Trocknerkammer aufgenommen
wird, wobei das Material in Partikelform abgelassen wird. Größere und/oder
schwerere Partikel werden von dem Bodenteil der Trocknerkammer abgelassen.
Nur die kleineren und/oder leichteren feinen Partikel werden mit Luft
durch ein Rohr abgesaugt.
-
Ein turmförmiger Sprühtrockner kann bezeichnenderweise
sofort getrocknetes Pulver erzeugen, indem ein Prozess-Fluid von
einem oberen Abschnitt der Trocknerkammer in eine heiße Gasströmung gesprüht wird,
so dass das Fluid unter erhöhtem
Oberflächeninhalt
pro Einheitsgewicht pulverisiert und getrocknet wird. Besonders
in dem sogenannten Parallel-Strömungsverfahren
beziehungsweise Gleichstromverfahren, in welchem ein Einlass von
heißem
Gas um einen Einlass von Prozess-Fluid (das Fluid, welches getrocknet
werden soll) herum angeordnet ist, so dass das pulverisierte Fluid
durch die Gasströmung
mitgenommen wird, ist der Vorgang dadurch gekennzeichnet, dass das
meiste enthaltene Wasser bei einer anfänglichen Trocknungsstufe, die
in der Nachbarschaft des Einlasses des heißen Gases auftritt, verdampft
und kein merklicher Temperaturanstieg für das pulverisierte Fluid erfolgt,
auch wenn die trocknende Gasströmung
so heiß ist
wie ungefähr
200°C. Der
Trocknerturm muss eine angemessene Höhe aufweisen, da die Trocknung
vollständig
abgeschlossen sein sollte, bevor das Pulver den Bodenabschnitt des
Trockners erreicht. Nichtsdestoweniger kommt die Trocknervorrichtung
(Turm) aufgrund der einfachen Bauweise und des leichten Betriebes
häufig
in der Lebensmittel-, pharmazeutischen und chemischen Industrie
zur Anwendung, da es die einfachste Methode ist, eine große Menge
von Rohmaterial zu verarbeiten, welches hitzeempfindlich ist oder
zum Schwarzwerden neigt.
-
Für
hochtemperaturbeständige
Werkstoffe für
Temperaturen von über
400°C wie
Reinigungsmittel, wird ein Gegenstrom-Trocknungsverfahren verwendet,
wobei ein heißer
Gasstrom und ein zerstäubtes
Prozess-Fluid gegeneinander strömen.
Da das Verfahren jedoch nicht die ursprünglichen wesentlichen Punkte
eines Sprühtrockners
benutzt, wird das Gegenstrom-Trocknungsverfahren nur in einem begrenzten
Bereich benutzt.
-
In herkömmlicher Weise besitzen die
meisten der Trockner im Gleichstromverfahren einen einzelnen Einlass
von heißem
Gas in der Mitte des Kopfabschnitts (Deckenabschnitt) der vertikalen
zylindrischen Trocknerkammer, um heißes Gas zum Trocknen nach unten
in die Trocknerkammer zu blasen. Bei einem Sprühtrockner zur Verarbeitung
einer relativ kleinen Menge (Verdampfungsleistung nicht mehr als
2000 kg/h) ist ein einzelner rotierender Zerstäuber oder eine Düse zum Sprühen von
mit Druck beaufschlagtem Prozess-Fluid in der Mitte des Einlasses des
heißen
Gases angeordnet. Bei Sprühtrocknern mit
höheren
Kapazitäten
werden rotierende Zerstäuber
gewöhnlich
nicht eingesetzt; jedoch sind eine Vielzahl von Düsen zum
Sprühen
von mit Druck beaufschlagtem Prozess-Fluid zu einem einzelnen einen
großen
Durchmesser aufweisenden Einlass von heißem Gas hin angeordnet.
-
Wenn ein rotierender Zerstäuber oder
eine Vielzahl von Düsen
zur Verbesserung der Trocknungseffektivität einer Trocknerkammer verwendet werden,
ist eine rotierende Platte zur Erzeugung eines spiralförmigen Gasstroms
an dem Einlass des heißen
Gases angeordnet, jedoch wird die rotierende Platte gewöhnlich nicht
zum Sprühen
eines Prozess-Fluids
mit einer einzelnen Düse
ausgerüstet. Das
mit Druck beaufschlagte Prozess-Fluid, welches von rotierenden Zerstäubern oder
Sprühdüsen in den heißen Gasstrom
gesprüht
wird, wird zerstäubt
und unverzüglich
in der Trocknerkammer getrocknet, und das Abgas wird aus einem weiter
unten liegenden Abschnitt der Trocknerkammer in einen Zyklonsammler
abgesaugt, um die getrockneten feinen Partikel in dem Abgas aufzufangen.
Die so aufgefangenen feinen Partikel werden nach außen aus
dem System über
ein Drehschieberventil oder ein doppeltes Entleerventil, welches
an einem kegelförmigen
unteren Abschnitt des Zyklons angeordnet ist, abgelassen. Nach dem
Abtrennen der feinen Partikel durch den Zyklon, wird das Abgas über ein
Abgasrohr durch ein Abgasgebläse
abgesaugt und in die Atmosphäre
abgegeben.
-
Früher wurden rotierende Zerstäuber für kleine
vertikale zylindrische Sprühtrockner
mit einer dampfförmigen
Wassermenge von nicht größer als mehreren
zehn kg/h verwendet, und Druckspraydüsen wurden nicht eingesetzt.
Bei einem rotierenden Zerstäuber
fließt
das auf den zentralen Abschnitt einer mit einer sehr hohen Geschwindigkeit
rotierenden Scheibe aufgebrachte Prozess-Fluid auf der Oberfläche oder
durch Kanäle
zur Peripherie der Scheibe und spritzt in feinen Flüssigkeitspartikeln von
der Scheibenkante in radialer Richtung (horizontaler Richtung) durch
die Zentrifugalkraft weg. Da das trocknende heiße Gas durch die rotierende
Scheibe zum Rotieren gebracht wird, ist die nach unten gerichtete
Fließgeschwindigkeit
der Partikel in axialer Richtung der zylindrischen Kammer klein.
Somit liegt das Verhältnis
von Durchmesser zu Höhe
der zylindrischen Kammer inklusive des kegelförmigen Bodenabschnitts um 1
: 2. Kleine Sprühtrockner
dieser Größenordnung
sind grundsätzlich
im Innenraum auf dem Boden eines Gehäuses installiert.
-
Im Falle von Druckspraydüsen oder
wenn eine Sprühdüse für zwei Arten
von Fluids eingesetzt wird, wird das Prozess-Fluid von den Sprühdüsen, die
sich in der Mitte des Einlasses von heißen Gas an dem Deckenabschnitt
der Trocknerkammer befinden, nach unten in die Richtung der Kammerachse
mit einer Geschwindigkeit von mehreren zehn m/sec gesprüht.
-
Die Höhe der Trocknerkammer ist so
ausgelegt, dass sie wegen der Notwendigkeit der Rückhaltezeit
in der Trocknerkammer mehrmals so groß ist wie die von Sprühtrocknern,
welche rotierende Zerstäuber
verwenden. Um das Volumen der Trocknerkammer so herzustellen, wie
das solcher, die rotierende Zerstäuber verwenden, ist es notwendig,
den Durchmesser der Trocknerkammer zu halbieren, jedoch verhindert
die Adhäsion
von nassen Partikeln an der Wand der Trocknerkammer, dass die Verkleinerung
des Durchmessers der Trocknerkammer zu groß wird, woraus eine verminderte
Trocknungskapazität
pro Volumeneinheit der Trocknerkammer resultiert. Zuvor wurden somit
rotierende Zerstäuber als
weit mehr geeignet für
Sprühtrockner
kleiner Abmessung erachtet. Ohne Bezug auf Trocknungskapazitäten werden
Sprühtrockner
mit rotierenden Zerstäubern
gefordert, die Trocknungseffektivität innerhalb der Trocknerkammer
zu erhöhen,
indem eine rotierende Platte am Einlass des heißen Gases angeordnet wird,
um eine Rotation der Gasströmung
in der Trocknerkammer zu bewirken. Obwohl die rotierende Gasströmung zur
Vergrößerung von
wirksamen Bereichen der Trocknerkammer nützlich sein kann, bewirkt das
Gas unvermeidlich eine Störung durch
Ablagerung von mitgerissenen feinen Partikeln an den Wänden um
den Einlass des heißen
Gases herum. Die abgelagerten Partikel, die durch das heiße Gas angeströmt werden,
neigen dazu, in kurzer Zeit zu verkohlen. Da die Verkohlung nach
und nach zu Verkohlungsschichten anwächst und diese so gewachsenen
Schichten gelegentlich abreißen
und sich dadurch Einschlüsse
von Verkohlungen in dem Produkt ergeben, bildet dieses bei solchen
Sprühtrocknern
einen grundlegenden Schwachpunkt, wodurch sich über eine lange Zeit Schwierigkeiten
beim Betrieb ergeben.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
ist es, einen Sprühtrockner
mit einer Kapazität
von nicht mehr als mehreren zehn kg/h zu schaffen, wobei eine Druckspraydüse zum Vermeiden
des oben genannten Nachteils des Sprühtrockners in der Ausführung mit
rotierendem Zerstäuber
verwendet wird, und wobei der Trockner eine Trocknerhöhe vergleichbar
mit der des herkömmlichen
Sprühtrockners
mit kleiner Kapazität
und rotierenden Zerstäubern
aufweist, und wobei der Trockner eine bei weitem höhere Verdampfungskapazität pro Volumeneinheit
besitzt.
-
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, einen Sprühtrockner
zu schaffen, welcher eine hohe Kapaziät bei niedriger Bauhöhe, eine
kleine Stellfläche
und eine Verdampfungskapazität
pro Volumeneinheit aufweist, welche besser ist als herkömmliche
Sprühtrockner
mit großer
Kapazität,
die Druckspraydüsen
verwenden. [0008]
-
Ein zweistufiger erfindungsgemäßer Sprühtrockner
wird konstruiert, wie in Anspruch 1 definiert.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
[Kurze Beschreibung der
Zeichnung]
-
1 ist
eine Seitenansicht eines beispielhaften bekannten Trockners mit
Ansicht von der breiteren Seite.
-
2 ist
eine Schnittansicht des Trockners gemäß 1 mit Ansicht von der breiteren Seite.
-
3 ist
eine Seitenansicht des Trockners gemäß 1 mit Ansicht von der schmaleren Seite.
-
4 ist
eine Schnittansicht des Trockners gemäß 1 mit Ansicht von der schmaleren Seite.
-
5 ist
ein Grundriss des Trockners gemäß 1, mit Ansicht von oben.
-
6 ist
eine Draufsicht auf den Einlass von heißem Gas mit einer spiralförmig gebogenen
Wabenstruktur, die für
die Zufuhr von heißem
Gas geeignet ist.
-
7 ist
eine Erläuterungsdarstellung
für die Vorbereitung
der Wabenstruktur des Einlasses von heißem Gas gemäß 6.
-
8 ist
eine Draufsicht der scheibenförmigen Öffnungsplatte,
die am Einlass von heißem
Gas angeordnet werden soll.
-
9 ist
eine Ansicht des Aufbaus des Endes des Zuführrohres des Rohstoff-Fluids.
-
10 ist
eine Schnittansicht von der breiteren Seite des Sprühtrockners,
der mit einer Vielzahl von Zuführrohren
für Rohstoff-Fluid
und Einlässen von
heißem
Gas ausgerüstet
ist.
-
11 ist
eine Draufsicht des Sprühtrockners
gemäß 10.
-
12 ist
eine Draufsicht eines weiteren Sprühtrockners, mit einer Vielzahl
von Zuführrohren für Rohstoff-Fluid
und Einlässen
von heißem
Gas ausgerüstet
ist.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
-
Grundlegende Bestandteile der vorliegenden zweistufigen
Sprühtrockners
werden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, von welchen 1 eine Seitenansicht aus
der Richtung der breiteren Seitenwand zeigt, 2 eine Schnittansicht aus der Richtung
der breiteren Seitenwand darstellt, 3 eine
Seitenansicht aus der Richtung der schmaleren Seitenwand zeigt, 4 eine Schnittansicht aus
der Richtung der schmaleren Seitenwand darstellt, und 5 einen Grundriss von oben
gesehen zeigt.
-
Der zweistufige Sprühtrockner
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist im Wesentlichen ausgerüstet mit einem kastenartigen
oberen Gehäuse 1 mit einem
rechtwinkligen horizontalen Querschnitt, mit einem mittleren Gehäuse 2 mit
ein paar gegenüberliegenden
Seitenwänden,
die nach innen geneigt sind und sich einander annähern, beginnend
von dem Boden der größeren Seitenwände des
oberen Gehäuses,
mit einem kastenartigen Bodengehäuse 3,
das einen rechtwinkligen horizontalen Querschnitt besitzt, mit einer
Deckenplatte 4, die auf dem oberen Rand des oberen Gehäuses 1 angeordnet
ist, mit einer Bodenplatte 5, die auf dem unteren Rand
des Bodengehäuses 3 angeordnet
ist, mit einer vertikalen Trennwand 6, die senkrecht zu
den größeren Seitenwänden des
oberen Gehäuses 1 zur
Trennung des oberen Gehäuses
in eine größere Kammer 7 und eine
kleinere Kammer 8 angeordnet ist, welche denselben vertikalen
Querschnitt aufweist, mit einer Druckspraydüse 9 für Rohstoff-Fluid,
die in einem oberen Abschnitt der größeren Kammer 7 des
oberen Gehäuses
angeordnet ist, mit einem ringförmigen Einlass 11 für heißes Gas, der
ringförmig
um die Druckspraydüse
für Rohstoff-Fluid
angeordnet ist, mit einem Auslass 13 für Gas- und Pulverabgasstromes
in einem oberen Abschnitt der Seitenwand der kleineren Kammer des
oberen Gehäuses,
mit einer perforierten Gasstromzerstreungsplatte 14, die
horizontal in einem Mittelabschnitt des Bodengehäuses angeordnet ist, mit einer
Rückhaltekammer 15 für verwirbeltes
Gas, die in dem Bodengehäuse
unterhalb der perforierten Platte für die Gasstromzerstreuung gebildet
ist, und mit einem Ausstoßrohr 16 für verwirbeltes
Gas, das in die Rückhaltekammer öffnet. Die
größere Kammer 7 hat
die Funktion einer Sprühtrocknerkammer,
die kleinere Kammer 8 hat die Funktion einer Gasauslasskammer,
und das sich über
die Gasstromzerstreuungsplatte 14 erstreckende Bodengehäuse hat
die Funktion einer Verwirbelungstrocknerkammer 17. Der
Neigungswinkel für
die Seitenwände
des mittleren Gehäuses
kann größer sein
als der Ruhewinkel des Pulvers und wird vorzugsweise in Anbetracht
der Benutzung verschiedener Pulversorten größer als 65° gewählt.
-
Für
den zweistufigen Sprühtrockner
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es wesentlich, dass die Sprühtrocknerkammer mit der Verwirbelungstrocknerkammer
gekoppelt ist und dass weiterhin der horizontale Querschnitt rechteckig
ist. Der zweistufige Sprühtrockner,
der die Sprühtrocknerkammer
mit der Verwirbelungstrocknerkammer gekoppelt aufweist, ermöglicht einen
bemerkenswerten Effekt auf die Verkleinerung der Höhe der Gerätschaft,
und der rechteckige horizontale Querschnitt der Gerätschaft ist
sehr wirksam zur Einschränkung
der Bildung eines sich in der Sprühtrocknerkammer umwälzenden Gasstromes,
sowie zur Vermeidung der Adhäsion von
durch den sich umwälzenden
Gasstrom mitgerissenen feinen Partikeln an den Wänden der Trocknerkammer, und
zur Vermeidung der Verkohlung dieser Partikel durch das heiße Gas.
-
Die Arbeitsweise des zweistufigen Sprühtrockners
wird hiernach erläutert.
Das Rohstoff-Fluid
wird von den Druckspraydüsen 9 mit
hoher Geschwindigkeit nach unten in die größere Kammer 7 (Sprühtrocknerkammer)
gesprüht,
und das heiße Gas,
welches aus dem ringförmigen
Einlass 11 für heißes Gas,
der um die Sprühdüse herum
angeordnet ist, nach unten strömt,
umhüllt
die gesprühten Partikel
des Fluids, um die Verdampfung des enthaltenen Wassers zu bewirken.
Die Partikel des Fluids, welche durch die Druckspraydüsen zerstäubt wurden,
besitzen gewöhnlich
eine normale Verteilung der Partikelgröße, und die Größe der Partikel
liegt zwischen einigen μ für feine
Partikel und um ein Mehrfaches größer als die durchschnittliche
Partikelgröße für große Partikel.
Beim Trocknen dieser Partikel des Fluids, die unterschiedlich in
der Partikelgröße sind,
variiert die notwendige Rückhaltezeit
für deren
Trocknung bis zu einem bestimmten Wassergehaltswert unvermeidlich.
Beim Herunterfallen in der größeren Kammer 7 (Sprühtrocknerkammer),
welche nicht so hoch ist, werden die Partikel des Fluids von geringerer
Abmessung vollständig
bis zu einer niedrigen Dichte getrocknet, während die Partikel des Fluids
von größerer Abmessung
nicht vollständig
getrocknet werden können
und eine hohe Dichte beibehalten. Das heiße Abgas strömt durch
eine Öffnung unter
dem niedrigeren Ende der vertikalen Abtrennungswand 6 in
die kleinere Kammer 8 (Gasauslasskammer) und strömt dann
weiter nach oben, um durch den Auslass 13 für Gas- und Pulverströmung auszuströmen. Die
getrockneten feinen Partikel von niedriger Dichte, welche vom Abgasstrom
mitgenommen werden, werden vom Auslass 13 in den Zyklon 24 abgeleitet,
um von dem Abgas getrennt zu werden. Andererseits fallen die Partikel
von größerer Abmessung
in einem nicht vollständig
getrockneten Zustand mit hoher Dichte direkt hinunter in die Verwirbelungstrocknerkammer 17 (oberer
halber Abschnitt des Bodengehäuses),
und die Partikel von größerer Abmessung,
die von dem heißen
Abgasstrom mitgenommen werden, strömen zur kleineren Kammer 8 (Gasauslasskammer)
und werden von dem Gasstrom am Wendepunkt beim Passieren der Öffnung getrennt,
wobei sie aufgrund ihrer hohen Massenträgheit bei Endgeschwindigkeit
auch in die Verwirbelungstrocknerkammer 17 hinunterfallen.
Da die perforierte Gasstromzerstreuungsplatte 14 horizontal in
dem mittleren Abschnitt des unteren Gehäuses 3 angeordnet
ist, und der heiße
Gasstrom von der Rückhaltekammer 15 für verwirbeltes
Gas, welche unter der perforierten Gasstromzerstreuungsplatte angeordnet
ist, nach oben strömt,
wird eine Verwirbelungstrocknungszone für Partikel von großer Abmessung
in einem nicht vollständig
getrockneten Zustand mit hoher Dichte in der Verwirbelungstrocknerkammer 17 gebildet,
um eine Verwirbelungstrocknung der Partikel von großer Abmessung
zu erhalten. Auf einen bestimmten Wassergehalt und eine niedrige Dichte
getrocknete Partikel strömen
zusammen mit dem Abgas entlang der kleineren Kammer 8 (Gasauslasskammer)
nach oben, um durch den Auslass 13 für Gas- und Pulverströmung in
den Zyklon 24 abgeleitet zu werden, und werden dann von
dem Abgas getrennt.
-
Die perforierte Gasstromzerstreungsplatte 14 weist
vorzugsweise ein um ein Mehrfaches größeres Öffnungsverhältnis in den Bereich der Gasauslasskammer
auf als in dem Bereich der Verwirbelungstrocknerkammer. Die Flächengeschwindigkeit des
Gases durch diese Abschnitte kann mittels einer Gasklappe 19 geregelt
werden, die in der Rückhaltekammer 15 für verwirbeltes
Gas an der Stelle korrespondierend zu der vertikalen Trennwand angeordnet ist.
Die Flächengeschwindigkeit
des Gases an der perforierten Platte in der Gasauslasskammer ist
vorzugsweise bei weitem größer als
die Gasgeschwindigkeit, die gewöhnlich
für die
Verwirbelungstrocknungszone verwendet wird. Partikel von größerer Abmessung,
welche in der Verwirbelungstrocknerkammer nach oben geblasen werden,
werden in dem Bereich weiten Querschnitts immer langsamer und fallen
zurück
auf die geneigten Wände,
gleiten an den geneigten Wänden
mittels Vibrationen von Vibratormotoren (oder Klopf- beziehungsweise
Rütteleinrichtungen)
hinunter in die Verwirbelungstrocknerzone zurück. Während der Wiederholung des
nach oben Blasens und Hinuntergleitens werden die Partikel getrocknet,
und der sehr schnelle aufwärts
gerichtete Gasstrom, der in der Gasauslasskammer zwischen dem Auslass 13 für Gas- und
Pulverströmung
und der vertikalen Wand gebildet wird, führt die getrockneten Partikel
mit sich mit zum Auslass. Gemäß der praktischen
Durchführung
kann die Trocknung von Partikeln bis zu einem bestimmten Wassergehalt
bei einer bei weitem niedrigeren Kammertemperatur als bei der eines
einstufigen Sprühtrocknersystems
erreicht werden, indem die Temperatur und die Flächengeschwindigkeit der Verwirbelungstrocknungsluft
(Sekundärluft)
geregelt wird.
-
Die Höhe der Verwirbelungszone für Pulver in
der Verwirbelungstrocknerkammer 17 kann leicht dadurch
angepasst werden, indem die Höhe
der Stauplatte 18 geändert
wird, und das zurückgehaltenen
Pulver kann durch Öffnen
einer unteren Klappe der Stauplatte 18 abgelassen werden,
wenn der Betrieb eingestellt ist. Zum Trocknen von Pulver mit geringerer
Dünnflüssigkeit
wird eine perforierte Platte, die den Gasstrom schräg zerstreuen
kann, oder eine erhöhte
Flächengeschwindigkeit
des Gases verwendet, damit die Strömung des herunterfallenden
Pulvers zur Auslasskammer hin geleitet werden kann, um mit wenig
zurückgehaltenem
Pulver zu arbeiten.
-
Wie oben beschrieben neigen die von
der umwälzenden
Strömung
in der Sprühtrocknerkammer
mitgenommenen feinen Partikel zur Adhäsion an dem Wandabschnitt um
den Einlass des heißen
Gases herum, und die Ablagerungen werden durch das heiße Gas in
kurzer Zeit verkohlt, wodurch sich unvermeidliche Probleme mit eingeschlossenen
Verkohlungsrückständen in
dem Produkt ergeben. Zur Einschränkung
der Bildung einer umwälzenden
Gasströmung
ist nicht nur der horizontale Querschnitt der Sprühtrocknerkammer
(größere Kammer),
der rechteckig ausgeführt
ist, wirksam, sondern auch der ringförmige Einlass 11 für heißes Gas,
welcher eine spiralförmige
oder einen konzentrische vielkreisförmige Wabenstruktur 20 aufweist,
wie 6 darstellt. Das heiße Gas tritt
durch Freiräume
in der Wabenstruktur ein und bildet eine Laminarströmung. 7 verdeutlicht eine Methode
zur Vorbereitung der Wabenstruktur des Einlasses für heißes Gas,
der in 6 gezeigt ist,
für welchen
ein Blech 20A aus rostfreiem Stahl und ein gewelltes Blech 20B übereinander
liegend angeordnet sind und aufgewicktelt werden, um die sprialförmige Wabenstruktur 20 zu
erhalten. Vorzugsweise wird eine scheibenförmige Öffnungsplatte wie in 8 dargestellt auf dem Wabeneinlass 20 angeordnet,
bei welcher das Öffnungsverhältnis an dem
Umfang 21A der Scheibe kleiner ist als das des Zentralabschnitts 21B.
Mittels der scheibenförmigen Öffnungsplatte
wird die Menge des einströmenden heißen Gases
größer um den
Zentralabschnitt herum und kleiner an den Abschnitten, die weiter
weg vom Zentrum liegen, und das heiße Gas um den Zentralbereich
herum bewirkt die Trocknung, und das heiße Gas an den Abschnitten des
Umfangs wirkt wie ein Luftvorhang, welcher verhindert, dass die
getrockneten feinen Partikel sich zur Wand hin ausbreiten und daran
festhaften.
-
Da bei dem vorliegenden Trockner
das Speiserohr 10 für
Rohstoff-Fluid die Druckspraydüse 9 für Rohstoff-Fluid
aufweist, welche durch heißes
Gas an ihrem eingeschobenen Abschnitt umhüllt wird, zersetzen sich manchmal
Bestandteile des Rohstoff-Fluids aufgrund der übermäßigen Hitzeeinwirkung. In dem
Fall, dass die Zersetzung Probleme bereitet, kann ein doppeltes
Kühlrohr 22 so
wie in 9 gezeigt angeordnet
werden, um das Speiserohr 10 für Rohstoff-Fluid zu umhüllen, wobei
kalte Außenluft hindurch
geleitet werden kann. Durch diesen Rohrkühler kann eine übermäßige Hitzeeinwirkung
auf das Rohstoff-Fluid beim Durchgang durch das Speiserohr 10 sowie
eine Überhitzung
der Sprühdüse 9 verhindert
werden, auch wenn das heiße
Gas eine Temperatur von mehr als 300°C aufweist.
-
Die Menge an Rohstoff-Fluid, die
mit einer Sprühdüse verarbeitet
werden kann, ist durch die Höhe
des Trockners (Höhe
der Sprühtrocknerkammer)
eingeschränkt,
und somit ist es notwendig, zur Vergrößerung der Verarbeitungskapazität (Verdampfungskapazität) ohne
die Höhe
des Trockners zu vergrößern, den
Querschnitt des Trockners zu erweitern und eine Vielzahl von Paaren
von Sprühdüsen für Rohstoff-Fluid
und Einlässen
für heißes Gas
vorzusehen. Mehrere Paare von Sprühdüsen und Einlässen für heißes Gas
können
in Längsrichtung
in einer Reihe angeordnet werden, wie die Seitenansicht in 10 und der Grundriss in 11 zeigt. Sechs bis zwölf Paare
jedoch können
gleichmäßig in zwei
Reihen angeordnet werden, wie der Grundriss in 12 darstellt, weil das heiße Gas bei
Paaren von zu großer
Anzahl schneller in Längsrichtung
strömt,
wobei die Trocknungsbedingungen für das erste und für das letzte
Paar sich erkennbar unterscheiden. In jedem Fall ist jedes Paar
von Sprühdüsen und
Einlässen
für heißes Gas
in gleichem Abstand zueinander angeordnet, um eine quadratische
Fläche
in der Sprühtrocknerkammer
zu bedecken, damit gegenseitige Störungen verhindert werden. Weiterhin
ist das Speiserohr für
heißes
Gas nicht notwendigerweise jedem Auslass für heißes Gas zugeordnet, aber ein Speiserohr 12 für heißes Gas
ist an einer kastenartigen Speisekammer 23 für heißes Gas
angeschlossen, welche alle Einlässe
für heißes Gas
beschickt.
-
Unter normalen Bedingungen hat ein üblicher
zylindrischer Kammer-Sprühtrockner
mit solch einer großen
Wasserverdampfungskapazität
von 10000 kg/h eine Höhe
von mehr als 20 m. Da bei dem vorliegenden Trockner die Wasserverdampfungskapazität ungefähr 1000
kg/h pro Sprühdüse bei Verwendung
eines Trockners mit einer Höhe
von l0 m durchführbar
ist, kann bei zwölf
Paaren von Sprühdüsen und
Einlässen
für heißes Gas
eine Verdampfungskapazität
von 12000 kg/h erreicht werden, um alle Anforderungen zu erfüllen.
-
Die Deckenplatte 4, welche
mit der größeren Seite
der Wände
des oberen Gehäuses 1 verbunden ist,
besitzt vorzugsweise eine gebogene Schalenform, wie 3 und 4 zeigen,
obwohl die Form keinen direkten Bezug zu der Trocknungskapazität des Trockners
hat. Die Herstellung kann schwierig sein, jedoch ist der Aufbau
dazu vorgesehen, dass viel Zeit gespart wird, die zur Trocknung
des Wasser erforderlich ist, welches an der Decke haften bleibt, nachdem
die Kammer gewaschen worden ist. Weiterhin weist die bogenförmige Decke
eine höhere Steifigkeit
auf als eine flache Decke und wird kaum deformiert ohne Verstärkungen.
-
Obgleich solche speziellen Produkte
wie Magermilch, Dextrin, Waschmittel und Medikamente durch jeweils
spezielle Sprühtrockner
behandelt werden sollen, wird eine große Anzahl an Sprühtrocknern
zur Trocknung verschiedenster Stoffe gewünscht. Besonders kleine Sprühtrockner
müssen verschiedene
Arten von Stoffen innerhalb eines Tages verarbeiten. Somit ist es
für die
Auslegung eines Trockners besonders wichtig, dass nicht nur vom
Gesichtspunkt der Trocknerkapazität, sondern auch von der Einfachheit
und dem erforderlichen Zeitbedarf für das Waschen und Trocknen
bei Wechsel des Bearbeitungsstoffes ausgegangen werden soll. Der
vorliegende zweistufige Sprühtrockner
weist eine kleine Kontaktfläche
zum Pulver auf, und der innere Aufbau ist leicht auszuwaschen, und
er ist vorzugsweise mit solchen Waschfluid-Düse wie langsam rotierenden Waschkugeln
an Deckenabschnitten der Trocknerkammer und der Gasauslasskammer
wie auch mit Waschfluid-Brausedüsen
an Deckenabschnitten des Zyklons ausgerüstet, mit welchen ein automatischen Waschen
des Trockners ausführbar
wird. Die Anzahl der Waschfluid-Düsen sind an geeigneten Stellen
so angeordnet, dass keine toten Winkel gemäß der Größe und Form des zu waschenden
Raumes entstehen. Bei der Anordnung dieser Waschfluid-Düsen und
deren Anschluss an Versorgungsleitungen mit Warmwasser, an Waschfluid-Behälter und
an Absaugrohre von Pumpen kann ein automatisches Waschen der Gerätschaft
in kurzer Zeit durchgeführt werden,
ohne Handarbeit für
den Waschprozess erforderlich zu machen, und das Trocknen der Gerätschaft
mit Heißluft
kann schnell ausgeführt
werden aufgrund der Form, welche weder Wasser noch Fluid innerhalb
der Gerätschaft
zurückhält.
-
Herkömmliche Sprühtrockner im Gleichstromverfahren
und mit zylindrischen Kammern führen
das Abgas und den getrockneten Pulverstrom durch einen Auslass ab,
welcher an einem Bodenabschnitt (ungefähr auf Bodenhöhe) des
Trockners angeordnet ist. Somit ist eine lange Verrohrung zur Leitung
des Gases und des Pulverstroms zu einem Zyklon notwendig, der hoch über dem
Bodenniveau liegt, und Waschen oder Trocknen dieser Verrohrung erfordert
aufwendige Arbeit. Im Gegensatz dazu ist bei dem erfindungsgemäßen zweistufigen Sprühtrockner
der Auslass direkt mit dem Zyklon verbunden, wie in 1 zu sehen ist, da der Auslass für das Abgas
und den getrockneten Pulverstrom an einer oberen Seitenwand der
kleineren Kammer des oberen Gehäuses
angeordnet ist. Somit wird keine Verrohrung zur Verbindung des Sprühtrockners
mit dem Zyklon benötigt,
was nicht nur eine Reduzierung der Kosten und des Bauraumes bedeutet,
sondern auch die Wasch- und Trocknungsprobleme beseitigt.
-
Das Pulver, welches der Zyklon abtrennt, wird
optional mit pneumatischer Förderung
mit entfeuchteter kalter Luft oder mittels eines Kühl-Fließbettes
auf eine vorherbestimmte Temperatur abgekühlt. Das Abgas vom Zyklon wird
durch einen Filterbeutel geleitet, um feine Partikel aufzufangen,
falls notwendig.
-
[Beispiel 1]
-
Ein zweistufiger Sprühtrockner
mit dem Aufbau gemäß der 1 bis 5 und den unten stehenden Abmessungen
wird durch ein Beispiel erläutert.
-
Oberes Gehäuse: Breite 1100 mm × Länge 1400
mm × Höhe 1800
mm
Mittleres Gehäuse:
Höhe 1000
mm
: Breite und Länge
der oberen Kante entsprechen denen des oberen Gehäuses
:
Breite und Länge
der oberen Kante entsprechen denen des unterer Gehäuses
Unteres
Gehäuse:
Breite 100 mm × Länge 1400
mm × Höhe 550 mm
Vertikale
Trennwand: Position 300 mm von der Kante
Oberer Abschnitt der
größeren Kammer:
Breite 1100 mm × Länge 1100
mm × Höhe 1800
mm
Vertikaler Gehäuseabschnitt
(Sprühtrocknerkammer):
Volumen 2,18 m3
Mittlerer Abschnitt
der größeren Kammer:
Höhe 1000 mm
Geneigter
Wandabschnitt (Verwirbelungstrocknerkammer): Volumen 0,66 m3
Gesamtvolumen der Trocknerkammer:
2,84 m3
Temperatur des heißen Gases
zur Sprühtrocknung: max.
250°C
Sprühmenge des
heißen
Gases zur Trocknung: max. 15 m3/min
Temperatur
des heißen
Gases für
Verwirbelungstrocknung: max 150°C
Menge
des heißen
Gases für
Verwirbelungstrocknung: max. 3,5 m3/min
Menge
des verdampften Wassers (220°C → 90°C): 40 kg/h
Menge
des verdampften Wassers pro Volumeneinheit: 40 + 2,84 = 14,1 kg/h
-
[Vergleichsbeispiel 1]
-
Ein Sprühtrockner mit einem rotierenden Zerstäuber von
fast gleicher Größe des zweistufigen Sprühtrockners,
der in Beispiel 1 erläutert
ist.
-
Trocknerkammer (zylindrisch): ⌀ 1600
mm
Gesamtvolumen der Trocknerkammer: 2,76 m3
Temperatur
des heißen
Gases zur Sprühtrocknung: max.
170°C
Sprühmenge des
heißen
Gases zur Trocknung: max. 8 m3/min
Menge
des verdampften Wassers (170°C → 100°C): 10 kg/h
Menge
des verdampften Wassers pro Volumeneinheit: 10 + 2,76 = 3,6 kg/h
-
Wie im Detail erläutert, wird eine bei weitem höhere Verdampfungskapazität pro Volumeneinheit erreicht
als bei einem herkömmlichen
Sprühtrockner mit
einem rotierenden Zerstäuber
von fast gleicher Größe, gerade
bei Verwendung einer Druckspraydüse
und unter Bedingungen von kleiner Kapazität so wie von mehreren zehn
kg/h, und wobei für
den vorliegenden Trockner höchstens
eine 27% größere Kapazität zugelassen
ist als für
herkömmliche Sprühtrockner,
weil eine rechteckförmige
Querschnittsform vorliegt. Sogar ein mit Schwierigkeiten behafteter
Stellplatz für
zylindrische Trockner ist für den
vorliegenden Trockner verwendbar, weil er aufgrund des rechteckförmigen Querschnitts
veränderliche
Gestaltverhältnisse
aufweist.