EP0170648B1 - Verfahren zur Trocknung von empfindlichen Gütern, z.B. Holz - Google Patents

Verfahren zur Trocknung von empfindlichen Gütern, z.B. Holz Download PDF

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EP0170648B1 EP19850890167 EP85890167A EP0170648B1 EP 0170648 B1 EP0170648 B1 EP 0170648B1 EP 19850890167 EP19850890167 EP 19850890167 EP 85890167 A EP85890167 A EP 85890167A EP 0170648 B1 EP0170648 B1 EP 0170648B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/08—Humidity
    • F26B21/086—Humidity by condensing the moisture in the drying medium, which may be recycled, e.g. using a heat pump cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/04—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour circulating over or surrounding the materials or objects to be dried

Definitions

  • the invention relates to a method for drying sensitive goods, e.g. B. wood, in which the material to be dried is heated in a drying chamber and dried by circulating drying air from which the moisture is removed by condensation drying.
  • sensitive goods e.g. B. wood
  • the drying air is heated to the drying temperature, after which this air is circulated in the drying chamber until the drying air is enriched with moisture; this moisture is then deposited on a cooled surface by condensation.
  • moisture is supplied to the drying air in a controlled manner in order to be able to use high drying temperatures without damaging the material to be dried.
  • the moisture extracted from the material to be dried is also separated out by condensation on cooled surfaces.
  • a drying method is known in which the drying air is kept at a constant, low temperature and is dried using a dehumidifier.
  • the goods are dried at a temperature of around 30 ° C, with the moisture content of the drying air being controlled accordingly so as not to fall below a lower limit value, since otherwise the surface may become clogged.
  • the temperature of the material to be dried is essentially the same as the temperature of the drying air.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, in which the material to be dried can be dried quickly and gently at high temperatures.
  • this object is achieved in that the material to be dried is heated to the drying temperature and then the temperature of the drying air is reduced below that of the material to be dried, whereupon condensation drying is then started, in which the drying air is alternately dehumidified by condensation drying and then the moisture is removed from the material becomes.
  • the outer layers of the material to be dried are always cooler than the inner layers, as a result of which an increase in the relative humidity of the material to be dried occurs to the outside, thereby avoiding cracking of the outer layers, the "formwork" of the wood.
  • the relative air humidity of the drying air can be kept lower, since the material to be dried itself contains the necessary moisture on the outer layer, as a result of which a faster drying process is achieved.
  • the lower relative humidity of the drying air prevents the surface of the material to be stained.
  • the temperature of the drying air can be reduced by controlled supply of cool fresh air, which enables the temperature to be reduced without the use of energy.
  • the temperature of the drying air can be reduced to a value which is about 5 - 10 ° C below that of the temperature of the material to be dried, as a result of which a particularly effective temperature gradient is achieved.
  • the latter can be left to act on the material to be dried without condensation drying until the relative humidity of the drying air has risen to about 90-95%, after which the condensation drying of the drying air, in particular by passing it on cool condensation surfaces until the relative air humidity has dropped to about 50-60%, whereupon the condensation drying is interrupted until the relative air humidity of the drying air has risen again to about 90-95%, after which the condensation drying is started again which cycles are repeated until the desired degree of drying of the material to be dried is reached.
  • This intermittent mode of operation allows the fans for the air circulation to be switched off with moisture during the enrichment phase of the drying air, which results in the desired energy saving.
  • the condensation drying causes the temperature of the material to be dried to drop below a preselected value
  • the material to be dried can be returned to the initial temperature, e.g. B. 80 ° C, heated and the drying process is repeated until the material to be dried has the desired moisture content, whereby the drying is always kept in the desired range of moisture release.
  • the drying chamber 1 has well-insulated walls 2 provided with a vapor barrier. Air circulation channels 4 are left free in the wood stack 3. Air circulation channels 5 are provided above the wood stack 3, with which the drying air is guided to the back of the wood stack 3 facing away from the fans 6. 6 heating registers 7 and a cooling register 8 are arranged in front of the fans in the flow direction of the drying air. Below the cooling register 8, a condensate collecting channel 9 and a condensate drain 10 connected to it are provided. The cooling register 8 can be supplied with cool fresh air via fans 11. The cooling register 8 has channels 12 to which fresh air can be applied and channels 13 through which the drying air flows and separated from the channels 12. A hygrometer and a thermal sensor for controlling the fans and registers are also provided in the chamber (not shown).
  • the fans 6 are arranged below the ceiling on the upper edge of the front of the stack, the number being chosen so that a corresponding air flow is achieved over the entire width of the chamber.
  • the heating register 7 are also distributed over the chamber width.
  • the cooling register also extends across the entire chamber width in order to achieve uniform conditioning of the entire drying air flow.
  • the wood stacking depth should not exceed 2.50 m, since otherwise the air's willingness to absorb water from the wood would be different in the front and rear stacking areas and color errors or cracks could occur.
  • the chamber can be loaded using a forklift or trolley.
  • the device is operated as follows:
  • the chamber 1 As soon as the chamber 1 is loaded with wood, it is sealed airtight and quickly up to a desired temperature, e.g. B. heated to 80 ° C. Once this temperature has been reached, i.e. into the interior of the wood, the heating register 7 switches off, controlled by the thermostat. The fans 6 for the drying air circulation in the chamber continue to run, and at the same time the fresh air circuit is switched on and thus the chamber temperature is reduced considerably. When this is reached (approx. 5 - 10 ° C), the cooling circuit also switches off and the actual drying process begins. Since the wood temperature is higher than the room temperature, the water quickly shifts from the inside of the wood to the wood surface. Now it is necessary to control air circulation and cooling at short intervals, at intervals.
  • a desired temperature e.g. B. heated to 80 ° C.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trocknung von empfindlichen Gütern, z. B. Holz, bei welchem das zu trocknende Gut in einer Trocknungskammer erwärmt und durch Umwälzung von Trocknungsluft, der die Feuchtigkeit durch Kondensationstrocknung entzogen wird, getrocknet wird.
  • Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird die Trocknungsluft auf die Trocknungstemperatur erhitzt, wonach dann diese Luft so lange in der Trocknungskammer umgewälzt wird, bis die Trocknungsluft mit Feuchtigkeit angereichert ist; diese Feuchtigkeit wird dann an einer gekühlten Fläche durch Kondensation abgeschieden.
  • Bei einem anderen bekannten Verfahren dieser Art wird der Trocknungsluft gesteuert Feuchtigkeit zugeführt, um hohe Trocknungstemperaturen ohne Schädigung des Trocknungsgutes einsetzen zu können. Die dem Trocknungsgut entzogene Feuchtigkeit wird ebenfalls durch Kondensation an gekühlten Flächen abgeschieden.
  • Aus der DE-B-24 57 654 ist ein Trocknungsverfahren bekannt, bei dem die Trocknungsluft auf konstanter, niedriger Temperatur gehalten und über einen Entfeuchter getrocknet wird. Dabei wird die Trocknung des Gutes bei einer Temperatur von etwa 30° C vorgenommen, wobei der Feuchtigkeitsgehalt der Trocknungsluft entsprechend gesteuert wird, um einen unteren Grenzwert nicht zu unterschreiten, da es sonst zu einer Verschalung der Oberfläche kommen kann. Dabei ist die Temperatur des zu trocknenden Gutes im wesentlichen gleich der Temperatur der Trocknungsluft. Mit dem bekannten Verfahren ist zwar eine schonende Trocknung des Gutes erreichbar, jedoch ist dieses Verfahren im Hinblick auf die Dauer des Trocknungsvorganges unwirtschaftlich, wobei insbesondere für die Trocknung von dicken Stücken eine entsprechende Zeit notwendig ist, um die Feuchtigkeit aus dem Mittelbereich des Trocknungsgutes zu entfernen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem das Trocknungsgut rasch und schonend bei hohen Temperaturen getrocknet werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Trocknungsgut auf die Trocknungstemperatur aufgeheizt wird und anschließend die Temperatur der Trocknungsluft unter jene des Trocknungsgutes abgesenkt wird, worauf dann mit der Kondensationstrocknung begonnen wird, bei der abwechselnd die Trocknungsluft durch Kondensationstrocknung entfeuchtet und anschließend dem Gut Feuchtigkeit entzogen wird. Dadurch wird erreicht, daß die äußeren Schichten des Trocknungsgutes immer kühler sind als die inneren Schichten, wodurch ein Anstieg der relativen Feuchtigkeit des Trocknungsgute nach außen hin auftritt, wodurch ein Rissigwerden der Außenschichten, die "Verschalung" des Holzes, vermieden ist. Dadurch kann die relative Luftfeuchtigkeit der Trocknungsluft niedriger gehalten werden, da eben das Trocknungsgut selbst die nötige Feuchtigkeit an der Außenschicht enthält, wodurch ein rascherer Trocknungsvorgang erreicht ist. Überdies wird durch die niedrigere relative Feuchtigkeit der Trocknungsluft ein Fleckigwerden der Oberfläche des Trocknungsgutes verhindert. Vorteilhafterweise kann die Temperatur der Trocknungsluft durch gesteuerte Zufuhr von kühler Frischluft abgesenkt werden, wodurch die Temperaturabsenkung ohne Energieaufwand ermöglicht ist. Dabei kann die Temperatur der Trocknungsluft auf einen Wert abgesenkt werden, der etwa 5 - 10° C unter jenem der Temperatur des Trocknungsgutes liegt, wodurch ein besonders wirksames Temperaturgefälle erzielt ist. Für eine besonders hohe Energieeinsparung kann nach Erreichen der gewünschten Temperatur der Trocknungsluft letztere so lange ohne Kondensationstrocknung auf das Trocknungsgut einwirken gelassen werden, bis die relative Luftfeuchtigkeit der Trocknungsluft auf etwa 90 - 95 % gestiegen ist, wonach dann die Kondensationstrocknung der Trocknungsluft, insbesondere durch Vorbeiführen an kühlen Kondensationsflächen, vorgenommen wird, bis die relative Luftfeuchtigkeit auf etwa 50 - 60 % abgesunken ist, worauf dann die Kondensationstrocknung unterbrochen wird, bis die relative Luftfeuchtigkeit der Trocknungsluft wieder auf etwa 90 - 95 % gestiegen ist, wonach dann erneut die Kondensationstrocknung aufgenommen wird, welche Zyklen bis zum Erreichen des gewünschten Trocknungsgrades des Trocknungsgutes wiederholt werden.
  • Durch diese intermittierende Arbeitsweise können die Ventilatoren für die Luftumwälzung während der Anreicherungsphase der Trocknungsluft mit Feuchtigkeit abgestellt werden, was die gewünschte Energieeinsparung ergibt. Dabei kann nach dem durch die Kondensationstrocknung hervorgerufenen Absenken der Temperatur des Trocknungsgutes unter einen vorgewählten Wert das Trocknungsgut wieder auf die Ausgangstemperatur, z. B. 80° C, erwärmt und der Trocknungsvorgang so lange wiederholt werden, bis das Trocknungsgut den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt aufweist, wodurch die Trocknung immer in dem gewünschten Bereich der Feuchtigkeitsabgabe gehalten wird.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten, für die Holztrocknung geeigneten Trocknungskammer dargestellt; es zeigen:
    • Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die mit Trocknungsgut beschickte Trocknungskammer, und
    • Fig. 2 schaubildlich das für die Kondensationstrocknung vorgesehene Kühlregister.
  • Die Trocknungskammer 1 weist gut isolierte, mit einer Dampfsperre versehene Wandungen 2 auf. Im Holzstapel 3 sind Luftumwälzkanäle 4 freigelassen. Oberhalb des Holzstapels 3 sind Luftumwälzkanäle 5 vorgesehen, mit welchen die Trocknungsluft an die den Ventilatoren 6 abgekehrte Rückseite des Holzstapels 3 geführt wird. In Strömungsrichtung der Trocknungsluft sind vor den Ventilatoren 6 Heizregister 7 und ein Kühlregister 8 angeordnet. Unterhalb des Kühlregisters 8 ist eine Kondenswasserauffangrinne 9 und eine mit dieser verbundene Kondenswasserableitung 10 vorgesehen. Das Kühlregister 8 ist über Ventilatoren 11 mit kühler Frischluft beaufschlagbar. Das Kühlregister 8 weist dabei mit Frischluft beaufschlagbare Kanäle 12 und von der Trocknungsluft durchströmte, von den Kanälen 12 getrennte Kanäle 13 auf. In der Kammer sind außerdem (nicht dargestellt) noch ein Hygrometer und ein Thermofühler für die Steuerung der Ventilatoren und Register vorgesehen. Die Ventilatoren 6 sind unterhalb der Decke an der Oberkante der Stapelvorderseite angeordnet, wobei die Zahl so gewählt ist, daß über die gesamte Kammerbreite eine entsprechende Luftströmung erzielt ist. Die Heizregister 7 sind dabei ebenfalls über die Kammerbreite verteilt. Auch das Kühlregister erstreckt sich über die gesamte Kammerbreite, um eine gleichmäßige Konditionierung des gesamten Trocknungsluftstromes zu erreichen.
  • Die Holzstapeltiefe sollte 2,50 m nicht überschreiten, da sonst die Wasseraufnahmebereitschaft der Luft vom Holz her im vorderen und hinteren Stapelbereich unterschiedlich wäre und dadurch Farbfehler oder Risse auftreten könnten.
  • Im allgemeinen kann die Kammer, wie auch bei anderen Trocknungsanlagen, mittels Stapler oder Rollwagen beschickt werden. Es ist jedoch darauf zu achten, daß zwischen Holzstapel und Rückwand genügend Abstand bleibt, um eine gute Luftzirkulation zu ermöglichen. Ebenso verhält es sich bei der Höhe, wobei die Stapelobergrenze durch die Ventilatorunterkante oder Zwischendecke begrenzt ist.
  • Bei Betrieb der Vorrichtung wird folgendermaßen vorgegangen:
  • Sobald die Kammer 1 mit Holz beschickt ist, wird diese luftdicht verschlossen und rasch bis zu einer gewünschten Temperatur, z. B. 80° C aufgeheizt. Ist diese Temperatur erreicht, d.h, bis ins Holzinnere vorgedrungen, schaltet sich das Heizregister 7, gesteuert durch den Thermostat, ab. Die Ventilatoren 6 für die Trocknungsluftumwälzung in der Kammer laufen weiter, und es wird gleichzeitig der Frischluftkreis eingeschaltet und somit die Kammertemperatur um einiges gesenkt. Ist dies (ca. 5 - 10°C) erreicht, schaltet sich auch der Kühlkreis aus, und der eigentliche Trocknungsprozeß beginnt. Da die Holztemperatur höher ist als die Raumtemperatur, verlagert sich das Wasser rasch vom Holzinneren an die Holzoberfläche. Nun ist es notwendig, Luftumwälzung und Kühlung in kurzen Zeitabständen, intervallweise zu steuern.
    • a) Während der Laufzeit von Luftumwälzung und Kühlung wird das Wasser von der Holzoberfläche an die Luft abgegeben und am Kühlregister 8 ausgeschieden. Dieser Vorgang erfolgt solange, bis die Luftfeuchtigkeit in der Kammer auf 50 - 60 % gesunken ist.
    • b) Während der Stehzeit von Luftumwälzung und Kühlung bleibt das Wasser an der Holzoberfläche und verhindert somit eine Verschalung oder Rißbildung. Die Stehzeit dauert solange, bis sich die Luft im Stapel wieder auf ca. 90 - 95 % angereichert hat.
  • Während dieser Intervallvorgänge kühlt sich das Holz jedoch immer weiter ab; daher ist es notwendig, bei einer Holztemperatur von beispielsweise 60° C den Holzstapel 3 wieder mittels des Heizregisters 7 auf 80° C oder noch höher aufzuheizen und den ganzen Vorgang so lange zu wiederholen, bis man das Holz auf die gewünschte Holzfeuchtigkeit getrocknet hat.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind somit:
    • 1. geringer Stromverbrauch, da die Ventilatoren länger stehen als laufen;
    • 2. umweltfreundlich, da keine etwa entstehenden säurehältigen Dämpfe ins Freie abgegeben werden;
    • 3. schnellere Trocknung als bei allen herkömmlichen Anlagen;
    • 4. Energierückgewinnung in hohem Maße ohne Kostenaufwand möglich;
    • 5. die Trocknungsqualität ist beim erfindungsgemäßen Verfahren besser als bei herkömmlichen Trockenanlagen und auch besser als beim Lufttrocknen;
    • 6. die Trocknungskosten liegen niedriger als beim Lufttrocknen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Trocknung von empfindlichen Gütern, z. B. Holz, bei welchem das zu trocknende Gut in einer Trocknungskammer erwärmt und durch Umwälzen von Trocknungsluft, der die Feuchtigkeit durch Kondensationstrocknung entzogen wird, getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungsgut auf die Trocknungstemperatur aufgeheizt und anschließend die Temperatur der Trocknungsluft abgesenkt wird, daß das Absenken der Temperatur auf einen Wert erfolgt, der unter der Temperatur des Trocknungsgutes liegt, worauf dann mit dem eigentlichen Trocknungsvorgang begonnen wird, bei welchem abwechselnd die Trocknungsluft durch Kondensationstrocknung entfeuchtet und anschließend dem Gut Feuchtigkeit entzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Trocknungsluft durch gesteuerte Zufuhr von kühler Frischluft abgesenkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Trocknungsluft auf einen Wert abgesenkt wird, der etwa 5 - 10°C unter jenem der Temperatur des Trocknungsgutes liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen der gewünschten Temperatur der Trocknungsluft letztere so lange ohne Kondensationstrocknung auf das Trocknungsgut einwirken gelassen wird, bis die relative Luftfeuchtigkeit der Trocknungsluft auf etwa 90 - 95 % gestiegen ist, wonach dann die Kondensationstrocknung der Trocknungsluft, insbesonders durch Vorbeiführen an kühlen Kondensationsflächen, vorgenommen wird, bis die relative Luftfeuchtigkeit auf etwa 50 - 60 % abgesunken ist, worauf dann die Kondensationstrocknung unterbrochen wird, bis die relative Luftfeuchtigkeit der Trocknungsluft wieder auf etwa 90 - 95 % gestiegen ist, wonach dann erneut die Kondensationstrocknung aufgenommen wird, welche Zyklen bis zum Erreichen des gewünschten Trocknungsgrades des Trocknungsgutes wiederholt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem durch die Kondensationstrocknung hervorgerufenen Absenken der Temperatur des Trocknungsgutes unter einen vorgewählten Wert das Trocknungsgut wieder auf die Ausgangstemperatur, z. B 80°C, erwärmt und der Trocknungsvorgang so lange wiederholt wird, bis das Trocknungsgut den gewünschten niedrigen Feuchtigkeitsgehalt aufweist.
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