EP1249181B1 - Prozessgasaufbereitung für Tabaktrockner - Google Patents

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EP1249181B1
EP1249181B1 EP02006529A EP02006529A EP1249181B1 EP 1249181 B1 EP1249181 B1 EP 1249181B1 EP 02006529 A EP02006529 A EP 02006529A EP 02006529 A EP02006529 A EP 02006529A EP 1249181 B1 EP1249181 B1 EP 1249181B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
process gas
jets
set forth
tobacco
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02006529A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1249181A3 (de
EP1249181A2 (de
Inventor
Dietmar Franke
Franck Plückhahn
Gerald Schmekel
Arno Dr. Weiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
British American Tobacco Germany GmbH
Original Assignee
British American Tobacco Germany GmbH
BAT Cigarettenfabriken GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by British American Tobacco Germany GmbH, BAT Cigarettenfabriken GmbH filed Critical British American Tobacco Germany GmbH
Publication of EP1249181A2 publication Critical patent/EP1249181A2/de
Publication of EP1249181A3 publication Critical patent/EP1249181A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1249181B1 publication Critical patent/EP1249181B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B3/00—Preparing tobacco in the factory
    • A24B3/04—Humidifying or drying tobacco bunches or cut tobacco
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/10—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by fluid currents, e.g. issuing from a nozzle, e.g. pneumatic, flash, vortex or entrainment dryers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/22—Tobacco leaves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/15—Duct humidifiers

Definitions

  • the invention relates to process gas processing for tobacco dryers.
  • the invention relates to a device for processing the process gas for a tobacco dryer and a method for processing the process gas for a tobacco dryer, in particular a stream or flight dryer.
  • Successful tobacco drying is generally characterized by the fact that the final tobacco moisture level after leaving the dryer has to be within a very narrow range around the so-called setpoint moisture level (for example 13.5% ⁇ 0.5%).
  • setpoint moisture level for example 13.5% ⁇ 0.5%).
  • complex control strategies with high control quality have been developed, which, however, can only prove their performance in connection with suitable control variables / actuators.
  • the degree of drying of the tobacco depends on the energy content, for example on the temperature of the water vapor / air mixture being transported, since the dwell time in the drying section is determined by the length of the dryer or the size of the tobacco separator. That is why influencing the drying gas temperature is a suitable parameter for setting the final tobacco moisture.
  • DE-A-31 14 712 relates to a device for drying tobacco, it relates in particular to a device for drying tobacco under drying conditions with a relatively high humidity.
  • US-A-5,955,011 relates to a device for producing and collecting fine fibers, e.g. Microfibers made of glass, high temperature resistant ceramic materials, organic materials based on carbon, polymers and other materials that can be defibrated.
  • Microfibers made of glass, high temperature resistant ceramic materials, organic materials based on carbon, polymers and other materials that can be defibrated.
  • an inertia in the adjustment to fluctuating process parameters should preferably be minimized.
  • this object is achieved by a device for processing the process gas for a tobacco dryer, in particular a stream or flight dryer, with a device, in particular a flow-through device, in the process gas stream before the tobacco dryer and before the tobacco is introduced into the process gas Boiler is provided, in which water introduced via several atomizing nozzles can be completely evaporated in contact with the process gas, the water supply being adjustable with regard to changes in tobacco inlet moisture and / or tobacco inlet quantity.
  • the process gas is loaded with moisture by the device according to the invention at a point in time when it does not come into contact with the tobacco, ie the evaporation unit ensures that when the tobacco is introduced a process gas is available which has the necessary process gas humidity and thus also the process gas temperature.
  • the evaporation unit can be arranged downstream of an indirect process gas heating system, in particular a heat exchanger system, the disadvantage of the inertia of such heat exchanger systems already mentioned being overcome.
  • the evaporation unit has a boiler or container through which flow flows, in which water introduced via a plurality of atomization nozzles is completely evaporated in contact with the process gas.
  • the evaporation unit can be constructed and installed in a process gas piping system if it is designed in such a way that it has a gas inlet, an adjoining, expanded steam generation chamber and a gas outlet, the water being introduced into the steam generation chamber via a plurality of two-substance nozzles, which are arranged in a ring on an expansion section or diffuser between the gas inlet and the steam generation chamber.
  • nozzles are used which introduce water droplets at a speed and droplet size which ensure complete evaporation over a short path length.
  • the process gas stream has a speed of 15 to 45 m / s at the gas inlet, for example, a diffuser angle of 10 ° to 40 °, in particular 25 ° to 35 °, preferably 30 °, is preferably selected.
  • a process gas speed of 2-10 m / s should be present in the boiler to minimize the length of the equipment.
  • the water spray emerging from the nozzles should have a droplet size of ⁇ 250 ⁇ m, in particular ⁇ 100 ⁇ m.
  • the atomizing nozzles or two-substance nozzles are preferably arranged in such a way that their spray areas do not essentially overlap in order to prevent the formation of larger droplets, and the cross-section of the apparatus is used optimally without droplets touching the apparatus wall.
  • the device for processing the process gas can be used for tobacco dryers with different cross sections.
  • the cross section of the device can be identical to or different from the cross section of the tobacco dryer.
  • Possible cross sections of the device or of the tobacco dryer with which the device is used are rectangular, in particular square, circular, or all shapes in between, such as oval, elliptical or also in the form of an elongated hole.
  • the device has four to twelve, in particular six to ten and preferably eight, nozzles, which are arranged in a ring essentially between the central section and the end section of the diffuser at the same angular distance from one another, the nozzles preferably having a spray jacket angle of 15 ° to 30 °, in particular 20 ° to 25 ° and preferably 22 °.
  • the water throughput of the nozzles can be 150 to 500 kg / h, preferably 200 to 300 kg / h.
  • the invention further relates to an evaporation unit for introducing water into the process gas stream of a tobacco dryer, with a flow-through boiler, in which water introduced via several atomizing nozzles is completely evaporated in contact with the process gas.
  • a flow-through boiler in which water introduced via several atomizing nozzles is completely evaporated in contact with the process gas.
  • the parameters already described above for the device according to the invention can also be implemented specifically in the case of the evaporation unit according to the invention. This applies in particular to the shape of the boiler or the evaporation unit through which the flow passes and the arrangement and flow through the nozzles.
  • this evaporation unit or, more generally, the boiler through which it flows and in particular the steam generation chamber can be constructed in modular longitudinal sections, which can preferably be connected to one another via flanges.
  • this can also be achieved by a basic setting of the overall length for the evaporation unit, but preferably by means of corresponding intermediate pieces to be installed with flanges, so that an adaptation to a possibly desired nozzle change is also possible.
  • the method according to the invention for processing the process gas for a tobacco dryer in particular a stream or flight dryer
  • more than one is used in one device, in particular a boiler through which the process gas flow is provided before the tobacco dryer and before the tobacco is introduced into the process gas
  • Water introduced into the atomizing nozzles completely evaporates in contact with the process gas, the water supply being adjustable with regard to changes in a tobacco inlet moisture and / or tobacco inlet quantity.
  • FIGS. 1 and 2 An evaporation unit according to the invention is shown in FIGS. 1 and 2 in a schematic cross section and in a longitudinal section.
  • hot process gas flows into the evaporation unit 1, which comes, for example, from a heat exchanger system.
  • the process gas is indirectly heated via a flue gas heat exchanger that is supplied with hot gas from a burner.
  • a process gas stream 24 enters the gas inlet 2 of the evaporation unit according to the invention after heating in the heat exchanger system.
  • a diffuser 4 adjoins the gas inlet 2, on the circumference of which there are arranged two-substance nozzles 6 with which water can be injected into the evaporation unit 1.
  • the distribution of the nozzles 6 can be seen in FIG. 1, there are eight nozzles each with an angular distance of 45 °.
  • the spray projection surface of each nozzle is also drawn in with reference numeral 7, and it can be seen here that these projection surfaces do not overlap.
  • the steam generating chamber 8 which is referred to here because the water injected from the nozzles 6 converts to steam in this area, which then forms part of the process gas, adjoins the diffuser 4 with the nozzles 6.
  • the chamber 8 is of modular construction, and the longitudinal sections 8a and 8b are shown in Figure 2, which are integrated via the flanges 12 and 14. This modular design allows the chamber 8 to be lengthened or shortened as required, if this should be necessary, possibly when using other nozzles.
  • the chamber 8 is followed by the confuser 16, to which the gas outlet 18 then connects.
  • the process gas heated in the heat exchanger system therefore flows through the evaporation unit 1 and is enriched with evaporating water via the nozzles 6, so that it is present at the outlet 18 as a homogeneous flow without droplets into which the cut tobacco can be introduced without the risk of clumping due to water accumulation consists.
  • the process gas temperature can be regulated and thus the final tobacco moisture can be adjusted very quickly and directly by increasing or decreasing water or steam supply via the nozzles 6.
  • a so-called “dummy load” that is to say a load for the dryer by supplying water or steam to the process gas, which prevents dryer overheating even when there is occasionally no tobacco entry during production interruptions.
  • the surface created is of crucial importance for a fast evaporation process until the thermodynamic equilibrium is reached. That is why the generation of a fine spray is an important prerequisite for successful evaporation.
  • the so-called two-component nozzle is particularly suitable for solving this task because, in contrast to the simpler single-component nozzles, this achieves atomization with average diameters of less than 100 ⁇ m.
  • Two-component nozzles generally have a limited throughput of approximately 500 kg / h with the required droplet sizes of ⁇ 100 ⁇ m. Therefore, several nozzles are advantageous for larger water flow rates.
  • the evaporation time is a quadratic function of the droplet diameter.
  • Another variable that affects the necessary evaporation time is the so-called relative speed of drying gas / droplets. In the case of small particle diameters, the relative speed after a short particle flight becomes negligible; so that no influence of this size can be observed.
  • the particle trajectories (trajectories) of the droplets are determined by the size, the spray angle and the initial speed.
  • the orbits for particles with 50 ⁇ m and 100 ⁇ m have been approximated.
  • the end of the particle track means complete evaporation. It is easy to see that smaller particles completely change to the gaseous state after short flight times (container lengths).
  • the drying gas flow acts as a kind of burning glass.
  • the complete evaporation of the sprayed-in water is of great advantage in a current dryer for optimal regulation of the tobacco moisture / drying gas temperature by means of a water nozzle.
  • this complete evaporation is carried out in a compact apparatus which is of the smallest possible size in which even large amounts of water to be evaporated are completely evaporated.
  • the size of the evaporation unit (evaporator) 1 is an important criterion for use not only in the tobacco industry for reasons of cost and space.
  • the optimal evaporation of water depends on many factors.
  • these are the water droplet size, the gas temperature and, depending on this, the residence time of the droplets in the hot gas stream.
  • the gas temperature in the present case "current dryer” is fixed, since it depends on the tobacco drying process. Under the boundary condition of the fixed gas temperature, the task is to generate droplets that are as small as possible by means of suitable nozzles and then to give these droplets sufficient time to evaporate.
  • the minimum residence time of the drops in the hot gas stream leads to the task of designing a suitable evaporator 1 (length, diameter, etc.) which ensures that the drops are still in the evaporator 1 and not within the necessary evaporation time fly unevaporated through the following pipe system.
  • the most important criterion for the residence time in the evaporator 1 is the flight speed of the drops. In order to be able to make the evaporator 1 as short as possible, the droplet speed and, accordingly, the gas speed (in the case of very small droplets, approximately the same speed as the gas ⁇ low slip) must be low.
  • the gas velocities in hot gas pipes are usually between 20 and 40 m / s (in the present case between 20 and 30 m / s), this means that the evaporator 1 must be enlarged in diameter (diffuser 4) in order to reduce the gas velocity to reach. Based on the tests carried out, it was found that the gas velocity should be in the range between approx. 2 to 10 m / s in order to achieve an optimal design in terms of evaporation and size of the container.
  • the cylindrical length of the chamber 8 could be varied between 0.8 and 2 m in the experimental setup in order to investigate the influence of the residence time of the droplets in the hot gas stream.
  • the assessment of the complete evaporation of the drops was carried out using a relatively simple structure in terms of apparatus and measurement technology.
  • a baffle plate pack (not shown) was installed in the gas outlet 18 (diameter 700 mm) in the flow direction directly after the chamber 8, in which the non-evaporated water drops are separated by the centrifugal forces that occur at the sharp deflections.
  • the baffle plate packs were designed so that the separated water runs in the direction of a sump and is enriched there.
  • Small temperature sensors (PT 100) were installed at several points in this tub.
  • the measured temperature due to the cooling effect of the water corresponds approximately to the so-called cooling surface limit temperature of the phase mixture water / hot air.
  • this temperature is always below 100 ° C and accordingly differs significantly from the hot gas temperatures, which are between approx. 120 ° C to 200 ° C in the area of the baffle plate package.
  • the temperature measured there corresponds to the hot gas temperature.
  • the trough is designed so that it can be easily emptied using a swivel device at the start of an experiment.
  • Each of the eight nozzles 6 has a water throughput of 250 kg / h.
  • the propellant for the nozzles 6 is saturated steam: in principle, the use of compressed air is also possible.
  • the mass flow is applied uniformly to the nozzles.
  • the drop spectrum consists of particles with a diameter of less than 100 ⁇ m.
  • the measured gas and separator sump temperature is in the range of complete evaporation.
  • the chamber length and the angle of the nozzle positioning can have an important influence on the complete evaporation.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Prozessgasaufbereitung für Tabaktrockner. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Aufbereitung des Prozessgases für einen Tabaktrockner und ein Verfahren zur Aufbereitung des Prozessgases für einen Tabaktrockner, insbesondere einen Strom- bzw. Flugtrockner.
  • In der Tabakindustrie sind verschiedene Verfahren zur Tabaktrocknung bekannt, wie zum Beispiel das Hindurchführen des Tabaks durch eine Trommel, wie dies aus der DE 22 40 682 C2 bekannt ist, oder das Hindurchführen durch einen Tunnelförderer, wie es beispielsweise in der DE 29 04 308 C2 beschrieben wird. In allen Fällen ist es sehr wichtig, dass der Tabak am Ausgang des Trockners eine bestimmte Feuchte aufweist, die nur in sehr geringen Bereichen schwanken darf. Um diese Tabakfeuchte immer einhalten zu können, wird beispielsweise in der DE 22 40 682 C2 die Zuführung von heißem Wasser bzw. Dampf direkt in die Feuchttrommel vorgeschlagen, während gemäß der DE 29 04 308 C2 direkt im Tunnelförderer Wasser zugeführt wird. Bei einer direkten Wasserzuführung besteht immer der Nachteil, dass die Verdampfung nicht optimal erfolgen kann, so dass Klumpenbildung entsteht. Wenn Dampf separat und direkt in einen Trockner eingebracht wird, beispielsweise in eine Feuchttrommel, wie in der DE 22 40 682 C2 beschrieben, so entsteht einerseits erhöhter Apparateaufwand und andererseits ist keine optimale Durchmischung des Dampfes mit dem eigentlichen heißen Prozessgas zu gewährleisten, wodurch möglicherweise ein inhomogener Feuchtigkeitsgrad innerhalb der Tabakschüttung entsteht.
  • Den obigen Verfahren gegenüber steht eine andere Art der Tabaktrocknung, bei der Schnitttabak durch pneumatischen Transport in einer "Rohrleitung" mit heißen, feuchten Gasen getrocknet wird. Diese Flug- oder auch Stromtrocknung ist eine Kurzzeittrocknung, und die vorliegende Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit solchen Trocknungssystemen.
  • Eine erfolgreiche Tabaktrocknung ist allgemein dadurch gekennzeichnet, dass die erreichte Tabakendfeuchte nach dem Verlassen des Trockners in einer sehr engen Bandbreite um die sogenannte Sollwertfeuchte liegen muss (zum Beispiel 13,5 % ± 0,5 %). Um dieses Ziel zu erreichen, sind aufwändige Regelstrategien mit hoher Regelgüte entwickelt worden, die ihre Leistungsfähigkeit allerdings nur im Zusammenhang mit geeigneten Stellgrößen/Stellgliedern unter Beweis stellen können.
  • Der Grad der Abtrocknung des Tabaks hängt vom Energiegehalt, zum Beispiel von der Temperatur des transportierenden Wasserdampf-Luftgemisches ab, da die Verweilzeit in der Trocknungsstrecke durch die Länge des Trockners bzw. die Größe des Tabakabscheiders festgelegt wird. Darum ist die Beeinflussung der Trocknungsgas-Temperatur eine geeignete Größe zur Einstellung der Tabakendfeuchte.
  • Bei der Kurzzeit-Tabaktrocknung werden inzwischen die Prozessgase häufig indirekt beheizt, d. h. das Prozessgas wird in einem Wärmetauscher erhitzt. Dieses Beheizungssystem ist durch den Wärmetauscher jedoch sehr träge und kann nicht ausreichend schnell auf Änderungen der Tabakeingangsfeuchte und/oder der Tabakeingangsmenge reagieren um eine konstante Tabakausgangsfeuchte zu gewährleisten. Diese Problematik stellt sich besonders, wenn über eine gewisse Zeit kein Tabak geliefert werden kann, da dadurch der Trockner selbst überhitzen kann. Eine ähnliche Problematik stellt sich wenn zur Regelung der Prozessgastemperatur eine Bypass-Regelung verwendet wird und nur geringere Massenströme Prozessgas durch den Wärmetauscher fließen. Dabei steht der Wärmetauscher selbst unter hohen thermischen Belastungen und kann überhitzen.
  • Es könnte deshalb, analog zum Vorgehen bei Tunnel- oder Trommeltrocknern, auch im stabilen Gleichgewichtsfall (konstante Tabakeingangsrate und Tabakeingangsfeuchte) eine gewisse Wassermenge in die Kurzzeittrockner-Rohrleitung eingesprüht und mit verdampft werden. Sinkt die Tabakmenge oder die Tabakfeuchte, wird einfach mehr zusätzliches Wasser eingespritzt und mitverdampft (und damit das Prozessgas durch die hohe Verdampfungsenthalpie schnell abgekühlt), um die gewünschte Tabakausgangsfeuchte zu erhalten. Steigt dagegen die Tabakmenge oder -feuchte, wird weniger Wasser zugesetzt und auf diese Weise die Tabakausgangsfeuchte ebenfalls konstant gehalten.
  • Nachteilig ist eine solche Wassereinspritzung dann, wenn nicht gewährleistet ist, dass das Wasser vollständig verdampft und dadurch eine Verschmutzung (nasse Apparaturinnenwände) durch nasse Tabakpartikeln in der Apparatur entstehen kann. Dies kann unter Umständen bei Ablagerungen sogar zu einem Anbacken des Tabaks an der Rohrleitung führen.
  • Die DE-A-31 14 712 betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Tabak, sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Trocknen von Tabak unter Trocknungsbedingungen mit einer verhältnismäßig hohen Feuchtigkeit.
  • Die US-A-5,955,011 bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen und Sammeln feiner Fasern, z.B. Mikrofasern, die aus Glas, hochtemperaturbeständigen keramischen Materialien, organischen Materialien auf der Grundlage von Kohlenstoff, Polymeren und anderen zerfaserungsfähigen Materialen bestehen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Prozessgashandling für die Tabaktrocknung bereitzustellen, welches die oben aufgeführten Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll ein Weg aufgezeigt werden, wie die Temperatur bzw. der Feuchtigkeitsgehalt der Prozessgasströmung und damit auch die Endfeuchte des zu trocknenden Tabaks beeinflusst werden können, ohne dass der Schnitttabak Nassklumpen bildet, wobei unter anderem auch Wert auf die Umsetzung in kompakter Bauweise gelegt wird. Ferner soll eine Trägheit in der Einstellung auf schwankende Prozessparameter bevorzugt minimiert werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Vorrichtung zur Aufbereitung des Prozessgases für einen Tabaktrockner, insbesondere einen Strom- bzw. Flugtrockner gelöst, wobei im Prozessgasstrom vor dem Tabaktrockner und vor der Einbringung des Tabaks in das Prozessgas eine Einrichtung, insbesondere ein durchströmter Kessel, vorgesehen ist, in der über mehrere Zerstäubungsdüsen eingebrachtes Wasser in Kontakt mit dem Prozessgas vollständig verdampfbar ist, wobei die Wasserzufuhr im Hinblick auf Änderungen einer Tabakeingangsfeuchte und/oder Tabakeingangsmenge einstellbar ist. Mit anderen Worten wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung das Prozessgas zu einem Zeitpunkt mit Feuchtigkeit beladen, wo es noch nicht mit dem Tabak in Berührung kommt, d. h. die Verdampfungseinheit sorgt dafür, dass beim Tabakeintrag schon ein Prozessgas vorhanden ist, welches die notwendige Prozessgasfeuchtigkeit, und damit auch Prozessgastemperatur aufweist. Die Verdampfungseinheit kann dabei im Prozessgasstrom einem indirekten Prozessgas-Erwärmungssystem, insbesondere einem Wärmetauschersystem nachgeordnet werden, wobei der oben schon angesprochene Nachteil der Trägheit solcher Wärmetauschersystem überwunden wird. Durch die Einstellung der Wasser- bzw. Dampfzufuhr im Verdampfer lässt sich nämlich sehr schnell auf Änderungen der Tabakeingangsfeuchte und/oder der Tabakeingangsmenge reagieren.
  • Die Verdampfungseinheit weist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen durchströmten Kessel oder Behälter auf, in dem über mehrere Zerstäubungsdüsen eingebrachtes Wasser in Kontakt mit dem Prozessgas vollständig verdampft wird.
  • In kompakter Bauweise lässt sich die Verdampfungseinheit konstruieren und in ein Prozessgas-Rohrleitungssystem einbauen, wenn sie so ausgestaltet wird, dass sie einen Gaseinlass, eine daran anschließende, erweiterte Dampferzeugungskammer und einen Gasauslass aufweist, wobei das Wasser in die Dampferzeugungskammer über mehrere Zweistoffdüsen eingebracht wird, die ringförmig an einem Erweiterungsabschnitt bzw. Diffusor zwischen dem Gaseinlass und der Dampferzeugungskammer angeordnet sind. Vorzugsweise werden Düsen verwendet, welche Wassertröpfchen mit einer Geschwindigkeit und einer Tröpfchengröße einbringen, die eine vollständige Verdampfung über eine kurze Weglänge sicherstellen. Hierzu ist es möglich die Lage der Düsen so einzustellen, dass die aus den Düsen austretenden Wassertröpfchen nach kurzer Wegstrecke im Wesentlichen dieselbe Geschwindigkeit aufweisen wie die Prozessgasströmung. Wenn der Prozessgasstrom beispielsweise am Gaseinlass eine Geschwindigkeit von 15 bis 45 m/s aufweist, wird vorzugsweise ein Diffusorwinkel von 10° bis 40°, insbesondere 25° bis 35°, bevorzugt 30° gewählt. Im Kessel sollte eine Prozessgasgeschwindigkeit von 2-10 m/s vorliegen, um die Apparaturlänge zu minimieren. Der aus den Düsen austretende Wassersprüh sollte eine Tröpfchengröße < 250 µm, insbesondere < 100 µm aufweisen. Bevorzugt werden die Zerstäubungsdüsen bzw. Zweistoffdüsen so angeordnet, dass sich ihre Sprühbereiche im Wesentlichen nicht überschneiden, um die Bildung wiederum größerer Tröpfchen zu verhindern sowie der Apparatequerschnitt optimal ausgenutzt wird, ohne dass Tröpfchen die Apparatewand berühren.
  • Die Vorrichtung zur Aufbereitung des Prozessgases kann für Tabaktrockner mit unterschiedlichen Querschnitten verwendet werden. Der Querschnitt der Vorrichtung kann mit dem Querschnitt des Tabaktrockners identisch sein oder sich von dem unterscheiden. Mögliche Querschnitte der Vorrichtung oder des Tabaktrockners mit dem die Vorrichtung verwendet wird, sind dabei rechteckig, insbesondere quadratisch, kreisrund, oder alle Formen dazwischen wie etwa oval, elliptisch oder auch in der Form eines Langlochs.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung vier bis zwölf, insbesondere sechs bis zehn und bevorzugt acht Düsen auf, die ringförmig im Wesentlichen zwischen dem Mittelabschnitt und dem Endabschnitt des Diffusors im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnet sind, wobei die Düsen vorzugsweise einen Sprühmantelwinkel von 15° bis 30°, insbesondere 20° bis 25° und bevorzugt 22° aufweisen. Der Wasserdurchsatz der Düsen kann 150 bis 500 kg/h, bevorzugt 200 bis 300 kg/h betragen.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Verdampfungseinheit zum Einbringen von Wasser in den Prozessgasstrom eines Tabaktrockners, mit einem durchströmten Kessel, in dem über mehrere Zerstäubungsdüsen eingebrachtes Wasser in Kontakt mit dem Prozessgas vollständig verdampft wird. Natürlich können die oben schon für die erfindungsgemäße Vorrichtung beschriebenen Parameter auch speziell im Falle der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit realisiert werden. Dies betrifft insbesondere die Gestalt des durchströmten Kessels bzw. der Verdampfungseinheit und die Anordnung und Durchströmung der Düsen. Außerdem ist noch anzumerken, dass diese Verdampfungseinheit bzw. ganz allgemein der durchströmte Kessel und insbesondere die Dampferzeugungskammer in modularen Längsabschnitten aufgebaut sein kann, die bevorzugt über Flansche miteinander verbunden werden können. Dadurch kann die Länge der Verdampfungseinheit angepasst werden, so dass immer sichergestellt ist, dass die Tröpfchen im heißen Prozessgas verdampfen bevor sie die Verdampfungseinheit verlassen. Natürlich kann dies auch durch eine grundlegende Einstellung der Baulänge für die Verdampfungseinheit erzielt werden, jedoch bevorzugt über entsprechende mit Flanschen einzubauende Zwischenstücke, so dass auch eine Anpassung an einen möglicherweise gewünschten Düsenwechsel möglich ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufbereitung des Prozessgases für einen Tabaktrockner, insbesondere einen Strom- bzw. Flugtrockner, wird in einer Einrichtung, insbesondere einem durchströmten Kessel, die im Prozessgasstrom vor dem Tabaktrockner und vor der Einbringung des Tabaks in das Prozessgas vorgesehen ist, über mehrere Zerstäubungsdüsen eingebrachtes Wasser in Kontakt mit dem Prozessgas vollständig verdampft, wobei die Wasserzufuhr im Hinblick auf Änderungen einer Tabakeingangsfeuchte und/oder Tabakeingangsmenge einstellbar ist. Auch hierbei ist es möglich alle oben schon angesprochenen Konstruktionsmerkmale für die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. die erfindungsgemäße Verdampfungseinheit verfahrensmäßig umzusetzen.
  • Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird durch die beiliegenden unabhängigen Patentansprüche für die Vorrichtung, die Verdampfungseinheit und das Verfahren definiert, und die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Die Erfindung wird im Weiteren anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figuren 1 und 2
    eine erfindungsgemäße Verdampfungseinheit in einer schematischen Querschnittsansicht (Figur 1) und in einem Längsschnitt (Figur 2); und
    Figuren 3 und 4
    Diagramme für die Tröpfchen-Flugbahnen für Tröpfchen mit einer Größe von 100 µm bzw. 50 µm.
  • In den Figuren 1 und 2 ist im schematischen Querschnitt sowie in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Verdampfungseinheit dargestellt. An ihrem Gaseinlass 2 strömt in die Verdampfungseinheit 1 heißes Prozessgas ein, das beispielsweise aus einem Wärmetauschersystem kommt. In diesen Wärmetauschersystemen wird über einen Rauchgas-Wärmetauscher, der mit Heißgas aus einem Brenner versorgt wird, das Prozessgas indirekt erwärmt.
  • Ein Prozessgasstrom 24 (Figur 2) tritt nach dem Erhitzen im Wärmetauschersystem in den Gaseinlass 2 der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit ein. An den Gaseinlass 2 schließt sich ein Diffusor 4 an, an dessen Umfang ringförmig Zweistoffdüsen 6 angeordnet sind, mit denen Wasser in die Verdampfungseinheit 1 eingespritzt werden kann. Die Verteilung der Düsen 6 ist in Figur 1 zu sehen, es sind acht Düsen mit jeweils einem Winkelabstand von 45° vorgesehen. In der Figur 1 ist auch mit dem Bezugszeichen 7 jeweils die Sprüh-Projektionsfläche jeder Düse eingezeichnet, und man sieht hier, dass sich diese Projektionsflächen nicht überschneiden.
  • An den Diffusor 4 mit den Düsen 6 schließt die Dampferzeugungskammer 8 an, die hier so bezeichnet wird, weil sich das aus den Düsen 6 eingespritzte Wasser in diesem Bereich zu Dampf umwandelt, der dann einen Teil des Prozessgases bildet. Die Kammer 8 ist modular aufgebaut, und es sind in Figur 2 die Längsabschnitte 8a und 8b gezeigt, die über die Flansche 12 und 14 integriert sind. Durch diesen modularen Aufbau lässt sich die Kammer 8 wie gewünscht verlängern oder verkürzen, wenn dies - möglicherweise bei der Verwendung anderer Düsen - erforderlich sein sollte.
  • Auf die Kammer 8 folgt der Konfusor 16, an den sich dann der Gasauslass 18 anschließt.
  • Grundsätzlich durchströmt also das im Wärmetauschersystem erhitzte Prozessgas die Verdampfungseinheit 1 und wird über die Düsen 6 mit verdampfendem Wasser angereichert, so dass es am Auslass 18 als Homogenströmung ohne Tröpfchen vorliegt, in die der Schnitttabak eingebracht werden kann, ohne dass die Gefahr von Verklumpungen durch Wasseransammlungen besteht. Durch erhöhte oder verminderte Wasser- bzw. Dampfzufuhr über die Düsen 6 lässt sich die Prozessgastemperatur regulieren und somit auch die Tabakendfeuchte einstellen, und zwar sehr schnell und unmittelbar. Ferner kann eine sogenannte "Dummy Load" also eine Last für den Trockner durch Wasser- bzw. Dampfzufuhr in das Prozessgas eingestellt werden, die eine Trocknerüberhitzung auch dann verhindert, wenn bei Produktionsunterbrechungen zeitweise kein Tabakeintrag erfolgt.
  • Im Weiteren sollen nun nach einigen theoretischen Überlegungen zur Verdampfung und Verdunstung von durch Düsen in ein erfindungsgemäßes System eingespritzten Wassertröpfchen Versuche erläutert werden, welche die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Prozessgasaufbereitung bestätigen.
  • Wie bei allen gekoppelten Wärme- und Stoffaustauschvorgängen ist die erzeugte Oberfläche bis letztendlich zur Erreichung des thermodynamischen Gleichgewichtes von entscheidender Bedeutung für einen schnellen Ablauf des Verdampfungsprozesses. Deshalb ist die Erzeugung eines feinen Sprühs eine wichtige Grundvoraussetzung für das erfolgreiche Verdampfen. Für die Lösung dieser Aufgabe kommt deshalb die sogenannte Zweistoffdüse besonders in Frage, weil diese Art im Gegensatz zu den einfacheren Einstoffdüsen Vernebelungen mit mittleren Durchmessern von unter 100 µm erreicht. Zweistoffdüsen haben grundsätzlich einen begrenzten Durchsatz mit ungefähr 500 kg/h bei den geforderten Tröpfchengrößen von < 100 µm. Für erforderliche größere Wasserdurchsatze sind deshalb mehrere Düsen von Vorteil.
  • Die Verdampfungszeit ist unter vereinfachenden Annahmen eine quadratische Funktion des Tröpfchendurchmessers. Eine andere Größe, die Einfluss auf die notwendige Verdampfungszeit besitzt, ist die sogenannte Relativgeschwindigkeit Trocknungsgas/Tröpfchen. Bei kleinen Partikeldurchmessern wird die Relativgeschwindigkeit nach kurzem Partikelflug vernachlässigbar; so dass kein Einfluss dieser Größe zu beobachten ist.
  • Die Partikelbahnen (Flugbahnen) der Tröpfchen werden durch die Größe, den Sprühwinkel sowie durch die anfängliche Geschwindigkeit bestimmt. In den Figuren 3 und 4 sind die Bahnen für Teilchen mit 50 µm und 100 µm approximiert worden. Das Ende der Partikelspur bedeutet vollständige Verdampfung. Es ist leicht zu erkennen, dass kleinere Partikel schon nach kurzen Flugzeiten (Behälterlängen) vollständig in den gasförmigen Aggregatzustand wechseln. Weiterhin ist trotz eines Sprühmantelwinkels von 22° keine entsprechende Öffnung des Sprühkegels zu erkennen. Der Trocknungsgasstrom wirkt quasi als Brennglas. Durch die Reduktion der Raumausbreitung des Sprühmantels können aber große Partikel-Raumkonzentrationen, die zur unvollständigen Ausnutzung des Energieinhaltes des Trocknungsgasstromes führen. Auch aus diesem Grund ist es vorteilhaft, mehrere Düsen zur Vergleichmäßigung der Raumkonzentration über den Querschnitt zu benutzen. Bei entsprechend angepasster Konstruktion und Auslegung könnte aber auch eine einzige Düse genügen, zum Beispiel eine umlaufende Ringspaltdüse.
  • Wie oben schon beschrieben, ist in einem Stromtrockner für eine optimale Regelung der Tabakfeuchte/Trocknungsgastemperatur mittels einer Wasserdüse die vollständige Verdampfung des eingesprühten Wassers von großem Vorteil. Diese vollständige Verdampfung wird bei der hier vorliegenden Erfindung in einem kompakten Apparat durchgeführt, welcher in der minimal möglichen Baugröße ausgeführt ist, bei der auch große zu verdampfende Wassermengen vollständig verdampft werden. Die Baugröße der Verdampfungseinheit (Verdampfer) 1 ist aus Kosten- und Platzgründen nicht nur in der Tabakindustrie ein wichtiges Kriterium für den Einsatz.
  • Die optimale Verdampfung des Wassers ist, wie gesagt, von vielen Faktoren abhängig. Im Besonderen sind dies die Wassertröpfchengröße, die Gastemperatur sowie abhängig davon die Verweilzeit der Tröpfchen im heißen Gasstrom. Die Gastemperatur ist im hier vorliegenden Fall "Stromtrockner" im Prinzip festgelegt, da sie abhängig vom Tabaktrocknungsprozess ist. Es stellt sich damit - unter der Randbedingung der festen Gastemperatur - die Aufgabe, möglichst kleine Tröpfchen mittels geeigneter Düsen zu erzeugen und diesen Tröpfchen dann ausreichend Zeit zur Verdampfung zu geben.
  • Die Erzeugung von kleinen Tröpfchen ist mit den verfügbaren Düsen (Zweistoffdüsen) 6 ohne Probleme möglich. Wenn, wie im hier vorliegenden Fall bis zu -2 t/h Wasser zu verdampfen sind, ist dies mittels mehrerer Düsen 6 möglich. Ein Problem beim Einsatz von mehreren Düsen 6 ist die Agglomeration von sich treffenden "Nebelvorhängen" im Arbeitsbehälter. Prinzipiell (thermodynamisch) möchten sich die Tröpfchen unter Gewinn von Oberflächenarbeit agglomerieren, was sich schädlich auf die notwendige Apparatgröße (Länge) auswirken würde. Es wird bei der Verwendung von mehreren Düsen 6 Sorge getragen, dass sich die Sprühs nicht treffen. Aus diesem Grund wird die Wassermenge auf mehrere kleinere Düsen 6 verteilt, die dann einzeln das nötige Tropfenspektrum erzeugen. Dies wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung - wie in Figur 1 dargestellt - durchgeführt.
  • Ausgehend davon, dass ein bestimmter Tröpfchendurchmesser (der natürlich so klein als möglich sein sollte) und damit die Anzahl der Zweistoffdüsen 6 gewählt werden, ergibt sich für diese Tropfen eine bestimmte Verdampfungszeit. Diese Zeit muss den Tropfen minimal zur Verfügung gestellt werden, ohne dass sie die Wandung der Kammer 8, eventuelle Umlenkungen (Rohrkrümmer etc.), andere Tropfen oder gar den zugeführten Tabak kontaktieren. Andernfalls würde es sonst zu einem Ausfallen/Abscheiden der Tropfen kommen, mit der Gefahr der Wasseranreicherung im Rohrsystem. Die unter diesen Prämissen festgelegte minimale Verweilzeit der Tropfen im heißen Gasstrom führt zu der Aufgabe, einen geeigneten Verdampfer 1 (Länge, Durchmesser etc.) zu gestalten, der gewährleistet, dass sich die Tropfen innerhalb der notwendigen Verdampfungszeit auch noch im Verdampfer 1 befinden und nicht unverdampft durch das folgende Rohrsystem fliegen. Das wichtigste Kriterium für die Verweilzeit im Verdampfer 1 ist die Fluggeschwindigkeit der Tropfen. Um den Verdampfer 1 in seiner Baulänge möglichst kurz gestalten zu können, muss die Tropfengeschwindigkeit und dementsprechend die Gasgeschwindigkeit (bei sehr kleinen Tröpfchen annähernd gleiche Geschwindigkeit wie das Gas → geringer Schlupf) gering sein. Da in Heißgasrohren die Gasgeschwindigkeiten üblicherweise zwischen 20 bis 40 m/s liegen (im hier vorliegenden Fall zwischen 20 bis 30 m/s), heißt dies, dass der Verdampfer 1 im Durchmesser vergrößert werden muss (Diffusor 4), um eine Absenkung der Gasgeschwindigkeit zu erreichen. Anhand von durchgeführten Untersuchungen hat sich herausgestellt, dass die Gasgeschwindigkeit im Bereich zwischen ca. 2 bis 10 m/s liegen sollte, um eine in Bezug auf Verdampfung und Baugröße des Behälters optimale Gestaltung zu erreichen.
  • Untersuchungen wurden an einem wie in Figur 2 dargestellten Verdampfer mit folgenden Abmaßen durchgeführt:
    Durchmesser Gaseinlass 2 700 mm
    Durchmesser Gasauslass 18 700 mm
    Durchmesser Kammer 8 1500 mm
    Länge Kammer 800 bis 2000 mm
    Diffusorwinkel α 30°
    Konfusorwinkel β 30°
    Anzahl der Düsen 8
    Winkelabstand Düsen 45°
    Durchmesser Düsenanordnung 900 mm
  • Die zylindrische Länge der Kammer 8 konnte in dem Versuchsaufbau zwischen 0,8 bis 2 m variiert werden, um so den Einfluss der Verweilzeit der Tröpfchen im heißen Gasstrom zu untersuchen. Die Beurteilung der vollständigen Verdampfung der Tropfen wurde mittels eines apparate- und messtechnisch relativ einfachen Aufbaus durchgeführt. So wurde in Strömungsrichtung direkt nach der Kammer 8 im Gasauslass 18 (Durchmesser 700 mm) ein Prallblechpaket (nicht dargestellt) installiert, in dem die nicht verdampften Wassertropfen durch die an den scharfen Umlenkungen auftretenden Fliehkräfte abgeschieden werden. Die Prallblechpakete wurden dabei so gestaltet, dass das abgeschiedene Wasser in Richtung einer Auffangwanne läuft und dort angereichert wird. In dieser Wanne wurden an mehreren Stellen kleine Temperatursensoren (PT 100) installiert. Durch Messung der Temperaturen ist es möglich festzustellen, ob sich Wasser in der Wanne befindet. So entspricht für den Fall, dass die Temperatursensoren von Wasser bedeckt sind, die gemessene Temperatur durch die Kühlwirkung des Wassers (Verdampfungskühlung) ungefähr der sogenannten Kühlflächengrenztemperatur des Phasengemisches Wasser/Heißluft. Diese Temperatur liegt bei den hier untersuchten Fällen (Normaldruck und Wasserdampf/Luftgemisch) immer unter 100°C und unterscheidet sich dementsprechend deutlich von den Heißgastemperaturen, die im Bereich des Prallblechpakets zwischen ca. 120°C bis 200°C liegen. Für den Fall, dass sich kein Wasser in der Wanne angereichert hat, entspricht die dort gemessene Temperatur der Heißgastemperatur. Die Wanne ist im Versuchsaufbau so ausgeführt, dass bei Beginn eines Versuches diese mittels einer Schwenkvorrichtung einfach entleert werden kann.
  • Jede einzelne der insgesamt acht Düsen 6 hat einen Wasserdurchsatz von 250 kg/h. Das Treibmittel für die Düsen 6 ist Sattdampf: Die Verwendung von Druckluft ist prinzipiell auch möglich.
  • Folgender Versuch wurde durchgeführt:
    Randbedingungen (siehe Figuren 1 und 2)
    Kammerdurchmesser 1500 mm Kammerlänge 2000 mm
    Massenstrom Gas 10.000 kg/h Gasgeschwindigkeit Kammer 3 m/s
    Feuchte Gas 80 Mas% Düse/Behälterachse 30°
    Massenstrom Düsen
    [kg/h]    		 Temperatur vor Eindüsung gemessen
    [°C]    		 Temperatur nach Eindüsung berechnet
    [°C]    		 Temperatur nach Kammer 8 gemessen
    [°C]    		 Verdampfung vollständig
    100 400 381 380 ja
    200 400 363 365 ja
    300 400 345 343 ja
    400 400 328 330 ja
    500 400 311 312 ja
  • Die Düsen werden mit dem Massenstrom gleichmäßig beaufschlagt. Laut Spezifikation des Herstellers besteht das Tropfenspektrum aus Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 100 µm.
  • Die gemessene Gas- sowie Abscheidersumpf-Temperatur liegt im Bereich der vollständigen Verdampfung.
  • Die Kammerlänge und der Winkel der Düsenpositionierung können einen wichtigen Einfluss auf die vollständige Verdampfung haben.

Claims (21)

  1. Vorrichtung zur Aufbereitung des Prozessgases für einen Tabaktrockner, insbesondere einen Strom- bzw. Flugtrockner, dadurch gekennzeichnet, dass im Prozessgasstrom (24) vor dem Tabaktrockner und vor der Einbringung des Tabaks in das Prozessgas eine Einrichtung (1), insbesondere ein durchströmter Kessel, vorgesehen ist, in der über mehrere Zerstäubungsdüsen (6) eingebrachtes Wasser in Kontakt mit dem Prozessgas vollständig verdampfbar ist, wobei die Wasserzufuhr im Hinblick auf Änderungen einer Tabakeingangsfeuchte und/oder Tabakeingangsmenge einstellbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) eine Verdampfungseinheit aufweist, die im Prozessgasstrom (24) einem indirekten Prozessgas-Erwärmungssystem, insbesondere einem Wärmetauschersystem, nachgeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) einen Gaseinlass (2), eine daran anschließende erweiterte Dampferzeugungskammer (8) und einen Gasauslass (18) aufweist, wobei das Wasser in die Dampferzeugungskammer (8) über mehrere Zweistoffdüsen (6) eingebracht wird, die ringförmig an einem Erweiterungsabschnitt bzw. Diffusor (4) zwischen dem Gaseinlass (2) und der Dampferzeugungskammer (8) angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Düsen (6) verwendet wird, welche Wassertröpfchen mit einer Geschwindigkeit und einer Tröpfchengröße einbringen, die eine vollständige Verdampfung über eine kurze Weglänge sicherstellen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Düsen (6) so eingestellt werden, dass die aus den Düsen (6) austretenden Wassertröpfchen nach kurzer Wegstrecke im Wesentlichen dieselbe Geschwindigkeit aufweisen wie der Prozessgasstrom (24).
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Prozessgasstrom (24) in der Einrichtung (1) eine Geschwindigkeit von 2 bis 10 m/s aufweist, ein Diffusorwinkel von 10° bis 40°, insbesondere 25° bis 35°, bevorzugt 30° gewählt wird.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der aus den Düsen (6) austretende Wassernebel eine Tröpfchengröße von < 250 µm, insbesondere < 100 µm aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsdüsen bzw. Zweistoffdüsen (6) so angeordnet sind, dass sich ihre Sprühbereiche im Wesentlichen nicht überschneiden.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vier bis zwölf, insbesondere sechs bis zehn, bevorzugt acht Düsen (6) ringförmig im Wesentlichen zwischen dem Mittelabschnitt und dem Endabschnitt des Diffusors (4) im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnet sind, wobei die Düsen (6) einen Sprühmantelwinkel von 15° bis 30°, insbesondere 20° bis 25°, bevorzugt 22° aufweisen.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (6) einen Wasserdurchsatz von 150 bis 500 kg/h, bevorzugt etwa 200 bis 300 kg/h aufweisen.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass der durchströmte Kessel, insbesondere die Dampferzeugungskammer (8) in modularen Längsabschnitten (8a, 8b) aufgebaut ist, die bevorzugt über Flansche (12, 14) miteinander verbunden werden können.
  12. Verfahren zur Aufbereitung des Prozessgases für einen Tabaktrockner, insbesondere einen Strom- bzw. Flugtrockner, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Einrichtung (1), insbesondere einem durchströmten Kessel, die im Prozessgasstrom (24) vor dem Tabaktrockner und vor der Einbringung des Tabaks in das Prozessgas vorgesehen ist, über mehrere Zerstäubungsdüsen (6) eingebrachtes Wasser in Kontakt mit dem Prozessgas vollständig verdampft wird, wobei die Wasserzufuhr im Hinblick auf Änderungen einer Tabakeingangsfeuchte und/oder Tabakeingangsmenge einstellbar ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Einrichtung (1), die eine Verdampfungseinheit aufweist, im Prozessgasstrom (24) einem indirekten Prozessgas-Erwärmungssystem, insbesondere einem Wärmetauschersystem, nachgeordnet ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem das Wasser in eine Dampferzeugungskammer (8) der Einrichtung (1) über mehrere Zweistoffdüsen (6) eingebracht wird, die ringförmig an einem Erweiterungsabschnitt bzw. Diffusor (4) zwischen dem Gaseinlass (2) und der Dampferzeugungskammer (8) angeordnet sind.
  15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, bei dem Wassertröpfchen mit einer Geschwindigkeit und einer Tröpfchengröße eingebracht werden, die eine vollständige Verdampfung über eine kurze Weglänge sicherstellen.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die aus dem Düsen (6) austretenden Wassertröpfchen nach kurzer Wegstrecke im Wesentlichen dieselbe Geschwindigkeit aufweisen wie der Prozessgasstrom (24).
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem der Prozessgasstrom im Behälter eine Geschwindigkeit von 2 bis 10 m/s aufweist, wobei ein Diffusorwinkel von 20° bis 40°, insbesondere 25° bis 35 °, bevorzugt 30° gewählt wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei dem der aus den Düsen austretende Wassernebel eine Tröpfchengröße von < 250 µm, insbesondere < 100 µm aufweist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei dem Sprühbereiche der Zerstäubungsdüsen bzw. Zweistoffdüsen (6) so eingestellt werden, dass sie sich im Wesentlichen nicht überschneiden.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, bei dem vier bis zwölf, insbesondere sechs bis zehn, bevorzugt acht Düsen (6) ringförmig im Wesentlichen zwischen dem Mittelabschnitt und dem Endabschnitt des Diffusors (4) im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnet sind, wobei die Düsen (6) einen Sprühmantelwinkel von 15° bis 30°, insbesondere 20° bis 25°, bevorzugt 22° aufweisen.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, bei dem die Düsen (6) einen Wasserdurchsatz von 150 bis 500 kg/h, bevorzugt etwa 200 bis 300 kg/h aufweisen.
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