EP1314943A1 - Verfahren zum Aufbereiten faseriger Substanzen - Google Patents

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EP1314943A1
EP1314943A1 EP02023350A EP02023350A EP1314943A1 EP 1314943 A1 EP1314943 A1 EP 1314943A1 EP 02023350 A EP02023350 A EP 02023350A EP 02023350 A EP02023350 A EP 02023350A EP 1314943 A1 EP1314943 A1 EP 1314943A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
combustion chamber
hot gas
gas
circuit
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.)
Withdrawn
Application number
EP02023350A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Timon Dr.-Ing. Gruber
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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 Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP1314943A1 publication Critical patent/EP1314943A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating
    • F26B23/022—Heating arrangements using combustion heating incinerating volatiles in the dryer exhaust gases, the produced hot gases being wholly, partly or not recycled into the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating
    • F26B23/028—Heating arrangements using combustion heating using solid fuel; burning the dried product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/16—Wood, e.g. lumber, timber

Definitions

  • the invention relates to a method for processing fibrous substances, in particular of wood fibers, which are dried in a dryer, by the in a substantially closed drying cycle a steam-gas mixture as circulating gas (hereinafter "vapors"), which after passing through the dryer in a separator from the dried fibers and then into a first heat exchanger connected to the drying circuit is routed back.
  • vapors steam-gas mixture as circulating gas
  • DE 196 54 043 A1 allows a thermal dryer for bulk goods such as e.g. Remove wood chips.
  • a rotary drum dryer and a own furnace to generate the necessary drying heat, but without that the combustion gases are fed directly to the rotary drum dryer.
  • At least one gas / gas heat exchanger is provided, which emits the combustion gases Removes heat.
  • a vapor cycle is also provided, which Drying apparatus and a recirculation for vapors emerging from this back to the point of entry, with a consequence of the vapor cycle the drying of the excess partial flow taking place in the drying apparatus the vapors are withdrawn and fed to the furnace as secondary air, where at Temperatures of at least 800 ° C the organic pollutants contained largely burned.
  • the gas / gas heat exchanger arrangement transmits the heat extracted from the combustion exhaust gases is transferred to that in the vapor circuit Vapors flowing into the dryer inlet, which are then returned to the dryer enter and serve as a drying agent while cooling. Intended is also an air preheater, which after the combustion gases after they have passed through the gas / gas heat exchanger for heating the vapor, extracts additional heat and transfers it to fresh air, which is fed to the dryer becomes.
  • the gas / gas heat exchanger arrangement additionally arranged at least one heat exchanger as a heater, which flows through the cooling exhaust gases that cool down on the heating side is generated and thereby either steam on the cooling side or a flowing through on the cooling side liquid heat transfer medium high volume specific Heat capacity is heated, being in the drying apparatus for its additional heating after the vapor-heated drying section at least as a heating register a heat exchanger is arranged on its heating side with heat emission Steam condenses or a liquid heat transfer medium of high volume-specific Heat capacity cools down.
  • the dryer is on the cooling side in addition to the previous heating by vapors, additional heat is supplied, whereby the heater and the heating register form a heating medium circuit.
  • the invention has for its object a particularly energetically improved To develop processing methods for fibrous substances.
  • combustion of the solid fuel is also initiated Combustion air generates hot gas through the first gas-gas heat exchanger flows and the brothers are heated.
  • the heated brothers enter the preferably designed as a flow tube dryer in which the Gas flow wet wood fibers are added by the thermal energy of the gas stream are dried.
  • solid substances expelled from the solid accumulate Fluids as vapor in the gas stream.
  • This gas-vapor mixture will then together with the dried fibers in a downstream of the dryer, preferably promoted as a cyclone separator, where the dried wood fibers separated by centrifugal force and out be removed from the process.
  • Coupled-off vapor partial flow is converted into a thermal vapor treatment Hot gas generator fed, in its combustion chamber, the combustible ingredients of this vapor partial flow are burned.
  • This thermally cleaned Gas is together with the combustion exhaust gases from the furnace of the hot gas generator discharged into the atmosphere from a chimney as exhaust air.
  • Solid fuels are waste materials, possibly from our own wood-based material production, used.
  • the feeding of solid fuels into the The combustion chamber of the hot gas generator can be speed controlled via a dosing screw take place, the hot gas generation by the fuel supply speed can be controlled.
  • the vapor partial stream to form a rotating one Flow is introduced tangentially into the combustion chamber. This will create a achieved intensive mixing with the hot gases, resulting in the thermal treatment of vapors and a high reduction rate are guaranteed. Therefore the secondary air is preferably introduced tangentially into the combustion chamber.
  • An intensive mixing of the hot gases with the vapors can be done by using are supported by flow control devices, which also before entry provided in the heat exchanger downstream of the hot gas generator be able to ensure its even exposure to flue gas.
  • That generated by the combustion of solids and possibly dust Hot gas is primarily used for the thermal treatment of the vapors.
  • the Excess energy is extracted in the downstream heat exchanger.
  • the outcoupled vapor partial flow before its heating in the second heat exchanger is cooled in a vapor condenser and thus depleted and the resulting condensate is discharged become.
  • the condensate trap particularly reduces energy consumption the reheating of the remaining vapors.
  • the vapor is decoupled according to the invention temperature-controlled with the aim of optimal gas-gas combustion and emission reduction. Through emission-related regulation of Temperature of the discharged vapors is possible in each Operating point to minimize the emission.
  • a short dwell time can be achieved by using a flow tube dryer of the fibers reach a size of 2-10 seconds. This will the fiber material is dried in the flow tube dryer in the fluidized state and can't "bake".
  • the process temperatures are in the tube dryer always above the water boiling point between 100 ° C and 350 ° C.
  • the Drying with superheated steam reduces the risk of over-drying as the fibers be moistened at the beginning. This will counteract the heat transfer conventional drying increased; this has a shorter drying time result.
  • Propellant steam is fed into the flow tube dryer, which settles in the dryer Realize considerably higher temperature levels compared to conventional processes leaves.
  • the from the drying cycle excreted dried fibers in a downstream gluing be glued. It is advantageous if the dried fibers in a largely closed glue air circuit can be fed in, pass through a glue wetting zone and downstream in one of these Separators are separated from the circulating transport air.
  • FIG. 1 the part of the plant relating to drying is marked I and that for gluing designated plant part with II.
  • Drying I comprises an essentially closed drying cycle 1, through which a steam-gas mixture acted upon by a fan 2 circulated as circulating gas, hereinafter referred to as vapors.
  • a drying circuit 1 On Section of this drying circuit 1 is designed as a flow tube dryer 3, in the wet fibers 4 and motive steam in the order of about 30 50% of the mass flow can be fed.
  • the fibers become after going through the flow tube dryer 3 in a separator 5 connected downstream thereof, which is preferably a cyclone separator, separated from the vapor and as dry fibers 6 discharged.
  • the vapors are put in a drying cycle 1 switched first heat exchanger 7 and passed back through it, to then flow again through the flow tube dryer 3.
  • a partial flow 8 of the vapor is decoupled in a vapor condenser 9 cooled and thus depleted, in a subordinate second heat exchanger 10 reheated and then into the combustion chamber 11a a hot gas generator 11 initiated and burned there.
  • the combustion chamber 11a has a connection for feeding solid fuels 12 and a connection for feeding in combustion air 13.
  • the condensate 14 obtained in the vapor condenser 9 becomes from the condenser fed and e.g. for propellant steam generation in one for fiber production used refiner and / or as preparation water for fiber gluing used.
  • the combustion exhaust gases generated in the combustion chamber 11a act together a first hot gas circuit with the thermally cleaned vapor partial flow 15, which is guided through the first heat exchanger 7. acted is also a second hot gas circuit 16 through the second heat exchanger 10 is performed. Subsequently, this is done by applying the two Hot gas circuits 15, 16 cooled exhaust gas 17 from a chimney 18 as exhaust air 19 directed into the atmosphere.
  • the vapor extraction is temperature controlled.
  • the vapor decoupling and the reheating of the depleted partial vapor stream freely programmed controlled by one of a freely programmable Control PLC controlled control valve 20 for the vapor partial flow to be coupled out 8 and by a controlled control valve 21 in the inlet of the second Heat exchanger 10.
  • the following process temperatures are in the illustrated embodiment entered: At the inlet of the current tube dryer 3 there will be a temperature of 300 - 350 ° C and at the dryer outlet a temperature of about 120 - 130 ° C to adjust.
  • the vapors circulated are therefore in the first heat exchanger 7 heated from the low temperature mentioned to 300-350 ° C.
  • the combustion gases from the Combustion chamber 11a reach a temperature of approx. 900 ° C and cool down then after charging the two hot gas circuits 15, 16 to approx. 160 ° C from.
  • the residence time of the fibers in the flow tube dryer 3 is approximately 2-10 seconds. During this time the fibers are dried to 2-4% dry.
  • the dry fibers 6 excreted in the separator 5 largely become one closed glue air circuit 22 fed through a Glue wetting zone 23, in which glue 27 is injected, and are in one this downstream separator 24 from the circulating transport air separated.
  • the one from the separator 24, which is preferably a cyclone separator is exiting glued fibers 25 are further processing fed.
  • the transport speed of the fibers passing through the glue wetting zone 23 is between 20 and 35 m / s, preferably about 27 m / s.
  • the temperature the transport air is around 40 - 60 ° C.
  • the glue-air circuit 22 receives false air 26 via an air discharge removed and as additional combustion air into the combustion chamber 11a of the Hot gas generator 11 fed.
  • FIG. 2 shows an embodiment for a hot gas generator 11, the one Heat exchanger 28 is connected downstream for the first hot gas circuit 15.
  • the Combustion chamber 11a is closed at the bottom by a grate 29, which is for receiving the fixed speed-fed via a dosing screw 30 Fuels 12 is used.
  • the grate 29 serves as a holding system for the solid fuels 12, which fall as small particles through the grate 29 during burning and from one e.g. Discharge system 31 also formed by a dosing screw are discharged as ash 32.
  • a feed for the decoupled Vapor partial stream 8 is provided, which may be mixed with secondary air can be.
  • a feed is in the clear distance above the solid fuels 12 for dusty fuels 33, e.g. via nozzles into the Combustion chamber 11a is blown in and burned here. Before that, the dusty fuels 33 e.g. mixed with secondary air in a dust burner.
  • FIG. 3 shows that the vapor partial stream 8 forms a rotating one Flow is introduced tangentially into the combustion chamber 11a.
  • the combustion air too 13 can be introduced tangentially into the combustion chamber 11a. to Achieving these rotating flows can additionally flow guide devices be used.
  • a flow guide device 34 is indicated in FIG. for an even application of the first hot gas circuit 15 should provide with flue gas.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten faseriger Substanzen, insbesondere von Holzfasern, die in einem Trockner getrocknet werden, durch den in einem im Wesentlichen geschlossenen Trocknungskreislauf (1) ein Dampf-Gas-Gemisch als Kreisgas (nachfolgend "Brüden") geführt wird, das nach Durchlaufen des Trockners in einem Abscheider (5) von den getrockneten Fasern (6) getrennt und dann in einen in den Trocknungskreislauf (1) geschalteten ersten Wärmetauscher (7) zurück geleitet wird, wobei in Strömungsrichtung des Trocknungskreislaufes (1) gesehen vor diesem ersten Wärmetauscher (7) ein Teilstrom (8) der Brüden ausgekoppelt, in einem zweiten Wärmetauscher (10) erwärmt und dann so in die Brennkammer (11a) eines mit festen Brennstoffen (12) befeuerten Heißgaserzeugers (11) eingeleitet wird, dass der ausgekoppelte Brüden-Teilstrom (8) sich intensiv mit den Heißgasen vermischt und nach seiner Verbrennung und Erwärmung zumindest eines Heißgaskreislaufes (15, 16) aus einem Kamin (18) als Abluft (19) in die Atmosphäre geleitet wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten faseriger Substanzen, insbesondere von Holzfasern, die in einem Trockner getrocknet werden, durch den in einem im Wesentlichen geschlossenen Trocknungskreislauf ein Dampf-Gas-Gemisch als Kreisgas (nachfolgend "Brüden") geführt wird, das nach Durchlaufen des Trockners in einem Abscheider von den getrockneten Fasern getrennt und dann in einen in den Trocknungskreislauf geschalteten ersten Wärmetauscher zurück geleitet wird.
Ein derartiges Verfahren lässt sich der EP 0 714 006 B1 entnehmen. Offenbart ist hier ein Verfahren zum Trocknen einer Substanz, insbesondere von Holzspänen, in einem Trommeltrockner, durch den in einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf ein in einem ersten Wärmetauscher erwärmtes Dampf-Gas-Gemisch geführt wird, das nach dem Durchlaufen des Trommeltrockners in den ersten Wärmetauscher zurück geleitet wird. Dabei wird zur Erwärmung des Dampf-Gas-Gemisches dem ersten Wärmetauscher ein in einer Brennkammer eines Brenners erhitztes Abgas zugeführt. Ein Teil des Dampf-Gas-Gemisches wird vor dessen Einleitung in den ersten Wärmetauscher aus dem Kreislauf ausgekoppelt durch einen weiteren Wärmetauscher geleitet und in die Brennkammer eingeführt, in der eine Verbrennung der bei der Trocknung entstehenden Gase erfolgt. Durch den genannten weiteren Wärmetauscher wird das aus der Brennkammer austretende und erhitzte Abgas vor seiner Zuführung in den ersten Wärmetauscher hindurch geführt, wobei der ausgekoppelte Teil des Dampf-Gas-Gemisches erwärmt wird.
Der bei diesem vorbekannten Verfahren verwendete Trommeltrockner lässt einen Einsatz von faserigen Stoffen mit geringem Schüttgewicht und hoher innerer Reibung nicht zu, da bei derartigen Stoffen der Transportmechanismus innerhalb des Drehrohres nicht funktioniert. Ein hoher Anteil von Begleitdampf (als Treibdampf) führt bei diesem vorbekannten Verfahren zu einem erhöhten Brennstoffverbrauch.
Der DE 196 54 043 A1 lässt sich ein thermischer Trockner für Schüttgüter wie z.B. Holzspäne entnehmen. Vorgesehen ist ein Drehtrommeltrockner sowie eine eigene Feuerung zur Erzeugung der erforderlichen Trocknungswärme, aber ohne dass die Feuerungsabgase dem Drehtrommeltrockner direkt zugeführt werden. Vorgesehen ist zumindest ein Gas-/Gas-Wärmetauscher, der den Feuerungsabgasen Wärme entzieht. Vorgesehen ist ferner ein Brüdenkreislauf, der den Trocknungsapparat und eine Rückführung für aus diesem austretende Brüden wieder zur Eintrittsstelle hin umfasst, wobei aus dem Brüdenkreislauf ein infolge der im Trocknungsapparat stattfindenden Trocknung überschüssiger Teilstrom der Brüden abgezogen und als Sekundärluft der Feuerung zugeführt wird, wo bei Temperaturen von mindestens 800°C die enthaltenen organischen Schadstoffe weitgehend verbrannt werden. Die Gas-/Gas-Wärmetauscher-Anordnung überträgt die den Feuerungsabgasen entzogene Wärme auf die im Brüdenkreislauf zur Trocknereintrittsseite strömenden Brüden, die danach wieder in den Trocknungsapparat eintreten und dort unter Abkühlung als Trocknungsmittel dienen. Vorgesehen ist außerdem ein Luftvorwärmer, der den Feuerungsabgasen, nachdem diese den Gas-/Gas-Wärmetauscher für die Brüdenerwärmung durchlaufen haben, zusätzliche Wärme entzieht und an Frischluft überträgt, die dem Trockner zugeführt wird. Im Strom der Feuerungsabgase ist vor der Gas-/Gas-Wärmetauscher-Anordnung zusätzlich zumindest ein Wärmeübertrager als Erhitzer angeordnet, der heizseitig von den sich dabei abkühlenden Feuerungsabgasen durchströmt wird und dadurch kühlseitig entweder Dampf erzeugt oder ein kühlseitig hindurchströmendes flüssiges Wärmeträgermedium hoher volumenspezifischer Wärmekapazität erhitzt, wobei im Trocknungsapparat für dessen zusätzliche Beheizung nach der brüdenbeheizten Trocknungsstrecke als Heizregister zumindest ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der auf seiner Heizseite unter Wärmeabgabe Dampf kondensiert oder ein flüssiges Wärmeträgermedium hoher volumenspezifischer Wärmekapazität abkühlt. Dadurch wird kühlseitig dem Trocknungsapparat zusätzlich zur vorher erfolgten Beheizung durch Brüden weitere Wärme zugeführt, wobei Erhitzer und Heizregister einen Heizmittelkreislauf bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere energetisch verbessertes Aufbereitungsverfahren für faserige Substanzen zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Im Heißgaserzeuger wird durch die Verbrennung des festen Brennstoffs mit eingeleiteter Verbrennungsluft Heißgas erzeugt, das durch den ersten Gas-Gas-Wärmetauscher strömt und die Brüden erhitzt. Die erhitzten Brüden treten in den vorzugsweise als Stromrohrtrockner ausgebildeten Trockner ein, in den dem Gasstrom nasse Holzfasern zugegeben werden, die durch die thermische Energie des Gasstromes getrocknet werden. Dabei reichern sich aus dem Feststoff ausgetriebene Fluide als Dampf im Gasstrom an. Dieses Gas-Dampf-Gemisch wird dann zusammen mit den getrockneten Fasern in einen dem Trockner nachgeschalteten, vorzugsweise als Zyklon ausgebildeten Abscheider gefördert, wo die getrockneten Holzfasern unter Ausnutzung der Fliehkraft abgeschieden und aus dem Prozess ausgeschleust werden.
Ein Teil der im Kreislauf geführten Brüden muss kontinuierlich ausgeschleust werden, da durch den Trocknungsprozess zusätzliches Gasvolumen entsteht. Der ausgekoppelte Brüden-Teilstrom wird zur thermischen Brüdenbehandlung in einen Heißgaserzeuger eingespeist, in dessen Brennkammer die brennbaren Inhaltsstoffe dieses Brüden-Teilstromes verbrannt werden. Dieses thermisch nachgereinigte Gas wird gemeinsam mit den Verbrennungsabgasen der Feuerung des Heißgaserzeugers aus einem Kamin als Abluft in die Atmosphäre geleitet.
Als feste Brennstoffe werden Abfallstoffe, gegebenenfalls aus der eigenen Holzwerkstoff-Produktion, eingesetzt. Die Einspeisung der festen Brennstoffe in die Brennkammer des Heißgaserzeugers kann über eine Dosierschnecke drehzahlgeregelt erfolgen, wobei durch die Brennstoffzufuhrgeschwindigkeit die Heißgaserzeugung gesteuert werden kann.
Es ist zweckmäßig, wenn der Brüden-Teilstrom zur Bildung einer rotierenden Strömung tangential in die Brennkammer eingeleitet wird. Hierdurch wird eine intensive Vermischung mit den Heißgasen erzielt, wodurch die thermische Behandlung der Brüden und eine hohe Reduktionsrate gewährleistet sind. Deshalb wird auch die Sekundärluft vorzugsweise tangential in die Brennkammer eingeleitet.
Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn staubförmige Brennstoffe im lichten Abstand oberhalb der festen Brennstoffe tangential in die Brennkammer eingeblasen und hier verbrannt werden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die staubförmigen Brennstoffe vor ihrer Einleitung in die Brennkammer mit Luft gemischt werden. Durch die tangentiale Eindüsung entsteht in der Brennkammer eine rotierende Strömung. Da hier die Temperatur oberhalb der Zündtemperatur liegt, verbrennen die staubförmigen Brennstoffe beim Eintritt in die Brennkammer. Die hierdurch freigesetzte Verbrennungsenergie wird zur Erzeugung von Heißgas genutzt.
Eine intensive Vermischung der Heißgase mit den Brüden kann durch Verwendung von Strömungsleiteinrichtungen unterstützt werden, die auch vor dem Eintritt in den dem Heißgaserzeuger nachgeschalteten Wärmetauscher vorgesehen werden können, um dessen gleichmäßige Beaufschlagung mit Rauchgas sicherzustellen.
Das durch die Verbrennung von Feststoffen und gegebenenfalls Staub erzeugte Heißgas wird primär zur thermischen Behandlung der Brüden eingesetzt. Die überschüssige Energie wird im nachgeschalteten Wärmetauscher ausgekoppelt.
Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn der ausgekoppelte Brüden-Teilstrom vor seiner Erwärmung im zweiten Wärmetauscher in einem Brüden-Kondensator abgekühlt und dadurch abgereichert und das dabei anfallende Kondensat ausgespeist werden. Die Kondensatfalle verringert den Energieeinsatz insbesondere bei der Wiederaufheizung der Restbrüden. Dabei erfolgt die Brüden-Auskoppelung erfindungsgemäß temperaturgeregelt mit dem Ziel einer optimalen Gas-Gas-Verbrennung und Emissionsminderung. Durch emissionsbezogene Regelung der Temperatur der ausgeschleusten Brüden ist die Möglichkeit gegeben, in jedem Betriebspunkt die Emission zu minimieren.
Zur Absenkung des Temperaturniveaus im Aufbereitungsprozess ist es zweckmäßig, wenn der erste Wärmetauscher mit vom Verbrennungsabgas der Feuerung erhitzten, in einem ersten geschlossenen Kreislauf geführten Heißgas beaufschlagt wird, und ferner, wenn der zweite Wärmetauscher mit vom Verbrennungsabgas der Feuerung erhitzten, in einem zweiten geschlossenen Kreislauf geführten Heißgas beaufschlagt wird.
Durch Verwendung eines Stromrohrtrockners lässt sich eine geringe Verweilzeit der Fasern in einer Größenordnung von 2 - 10 Sekunden erreichen. Dadurch wird das Fasermaterial im Stromrohrtrockner im fluidisierten Zustand getrocknet und kann nicht "verbacken". Die Prozesstemperaturen im Stromrohrtrockner liegen immer oberhalb des Wassersiedepunkts zwischen 100°C und 350°C. Die Trocknung mit Heißdampf vermindert die Gefahr der Übertrocknung, da die Fasern am Anfang aufgefeuchtet werden. Hierdurch wird der Wärmeübergang gegenüber einer konventionellen Trocknung erhöht; dies hat eine kürzere Trockenzeit zur Folge. Zusätzlich zu den nassen Fasern wird daher erfindungsgemäß Treibdampf in den Stromrohrtrockner eingespeist, wodurch sich im Trockner ein gegenüber konventionellen Verfahren erheblich erhöhtes Temperaturniveau realisieren lässt.
Der für die Faseraufbereitung erforderliche Wasserbedarf lässt sich dann erheblich senken, wenn das aus dem Brüden-Kondensat ausgespeiste Kondensat zur Treibdampferzeugung in einem zur Fasererzeugung verwendeten Refiner eingesetzt wird.
Für die Faseraufbereitung ist es zweckmäßig, wenn die aus dem Trocknungskreislauf ausgeschiedenen getrockneten Fasern in einer nachgeschalteten Beleimung beleimt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die getrockneten Fasern in einen weitgehend geschlossenen Beleimungsluftkreislauf eingespeist werden, eine Leim-Benetzungszone durchlaufen und in einem dieser nachgeschalteten Abscheider von der im Kreislauf geführten Transportluft separiert werden.
Durch Nutzung der Restwärme in der nachgeschalteten Beleimungsstufe wird der Energieverbrauch weiter gesenkt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele zur Durchführung erfindungsgemäßer Verfahren dargestellt. Es zeigen
Figur 1
eine Anlage zum emissionsarmen Trocknen von Holzfasern im Kreisgas mit nachgeschalteter Beleimung;
Figur 2
in schematischer Darstellung einen Heißgaserzeuger zur energetischen Abfallnutzung und thermischen Brüdenbehandlung für eine Anlage gemäß Figur 1 und
Figur 3
einen Querschnitt gemäß der Linie III-III in Figur 2.
In Figur 1 ist der die Trocknung betreffende Anlagenteil mit I und der die Beleimung betreffende Anlagenteil mit II bezeichnet.
Die Trocknung I umfasst einen im Wesentlichen geschlossenen Trocknungskreislauf 1, durch den ein von einem Ventilator 2 beaufschlagtes Dampf-Gas-Gemisch als Kreisgas zirkuliert, das nachfolgend als Brüden bezeichnet wird. Ein Abschnitt dieses Trocknungskreislaufs 1 ist als Stromrohrtrockner 3 ausgebildet, in den nasse Fasern 4 sowie Treibdampf in einer Größenordnung von etwa 30 - 50 % des Massestromes eingespeist werden. Die Fasern werden nach Durchlaufen des Stromrohrtrockners 3 in einem diesem nachgeschalteten Abscheider 5, der vorzugsweise ein Zyklonabscheider ist, von dem Brüden getrennt und als trockene Fasern 6 ausgetragen. Der Brüden wird in einen in den Trocknungskreislauf 1 geschalteten ersten Wärmetauscher 7 zurück- und durch diesen hindurchgeleitet, um anschließend erneut durch den Stromrohrtrockner 3 zu strömen.
In Strömungsrichtung des Trocknungskreislaufes 1 gesehen wird vor dem ersten Wärmetauscher 7 ein Teilstrom 8 des Brüden ausgekoppelt, in einem Brüden-Kondensator 9 abgekühlt und dadurch abgereichert, in einem nachgeordneten zweiten Wärmetauscher 10 wiedererwärmt und dann in die Brennkammer 11a eines Heißgaserzeugers 11 eingeleitet und dort verbrannt. Die Brennkammer 11a weist einen Anschluss zur Einspeisung fester Brennstoffe 12 sowie einen Anschluss zur Einspeisung von Verbrennungsluft 13 auf.
Das in dem Brüden-Kondensator 9 anfallende Kondensat 14 wird aus dem Kondensator ausgespeist und z.B. zur Treibdampferzeugung in einem zur Fasererzeugung verwendeten Refiner und/oder als Ansatzwasser für eine Faserbeleimung eingesetzt.
Die in der Brennkammer 11a erzeugten Verbrennungsabgase beaufschlagen zusammen mit dem thermisch nachgereinigten Brüden-Teilstrom einen ersten Heißgaskreislauf 15, der durch den ersten Wärmetauscher 7 geführt ist. Beaufschlagt wird ferner ein zweiter Heißgaskreislauf 16, der durch den zweiten Wärmetauscher 10 geführt ist. Anschließend wird das durch die Beaufschlagung der beiden Heißgaskreisläufe 15, 16 abgekühlte Abgas 17 aus einem Kamin 18 als Abluft 19 in die Atmosphäre geleitet.
Die Brüden-Auskopplung erfolgt temperaturgeregelt. Hierfür werden die Brüden-Auskopplung sowie die Wiederaufheizung des abgereicherten Brüden-Teilstromes frei programmiert gesteuert und zwar durch ein von einer frei programmierbaren Steuerung SPS angesteuertes Regelventil 20 für den auszukoppelnden Brüden-Teilstrom 8 und durch ein angesteuertes Regelventil 21 im Zulauf des zweiten Wärmetauschers 10.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind folgende Verfahrenstemperaturen eingetragen: Am Eintritt des Stromrohrtrockners 3 wird sich eine Temperatur von 300 - 350°C und beim Trockneraustritt eine Temperatur von etwa 120 - 130°C einstellen. Der im Kreislauf geführte Brüden wird also im ersten Wärmetauscher 7 von der genannten niedrigen Temperatur auf 300 - 350°C erwärmt. Der vor dem ersten Wärmetauscher 7 ausgekoppelte Brüden-Teilstrom 8 weist somit eine Temperatur von 120 - 130°C auf, wird im Brüden-Kondensator 9 auf etwa 40 - 60°C abgekühlt und anschließend im zweiten Wärmetauscher 10 wieder auf eine Temperatur von etwa 160 - 300°C aufgeheizt. Die Verbrennungsabgase der Brennkammer 11a erreichen eine Temperatur von ca. 900°C und kühlen sich dann nach Beaufschlagung der beiden Heißgaskreisläufe 15, 16 auf ca. 160°C ab.
Die Verweilzeit der Fasern im Stromrohrtrockner 3 beträgt etwa 2 - 10 Sekunden. In dieser Zeit werden die Fasern auf 2 - 4 % atro getrocknet.
Die im Abscheider 5 ausgeschiedenen trockenen Fasern 6 werden in einen weitgehend geschlossenen Beleimungsluftkreislauf 22 eingespeist, durchlaufen eine Leim-Benetzungszone 23, in der Leim 27 eingedüst wird, und werden in einem dieser nachgeschalteten Abscheider 24 von der im Kreislauf geführten Transportluft separiert. Die aus dem Abscheider 24, der vorzugsweise ein Zyklonabscheider ist, austretenden beleimten Fasern 25 werden einer weiteren Verarbeitung zugeführt.
Die Transportgeschwindigkeit der die Leim-Benetzungszone 23 passierenden Fasern liegt zwischen 20 und 35 m/s, vorzugsweise bei etwa 27 m/s. Die Temperatur der Transportluft beträgt etwa 40 - 60°C.
Dem Beleimungsluftkreislauf 22 wird über eine Luftausschleusung Falschluft 26 entnommen und als zusätzliche Verbrennungsluft in die Brennkammer 11a des Heißgaserzeugers 11 eingespeist.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Heißgaserzeuger 11, dem ein Wärmetauscher 28 für den ersten Heißgaskreislauf 15 nachgeschaltet ist. Die Brennkammer 11a ist nach unten durch ein Rost 29 abgeschlossen, der zur Aufnahme der über eine Dosierschnecke 30 drehzahlgeregelt eingespeisten festen Brennstoffe 12 dient. Der Rost 29 dient als Haltesystem für die festen Brennstoffe 12, die beim Abbrennen als kleine Partikel durch den Rost 29 fallen und von einem z.B. ebenfalls durch eine Dosierschnecke gebildetes Austragssystem 31 als Asche 32 abgeführt werden.
Oberhalb von der Dosierschnecke 30 ist eine Einspeisung für den ausgekoppelten Brüden-Teilstrom 8 vorgesehen, der gegebenenfalls mit Sekundärluft vermischt sein kann. Im lichten Abstand oberhalb der festen Brennstoffe 12 ist eine Einspeisung für staubförmige Brennstoffe 33 vorgesehen, die z.B. über Düsen in die Brennkammer 11a eingeblasen und hier verbrannt werden. Zuvor werden die staubförmigen Brennstoffe 33 z.B. in einem Staubbrenner mit Sekundärluft gemischt.
Figur 3 lässt erkennen, dass der Brüden-Teilstrom 8 zur Bildung einer rotierenden Strömung tangential in die Brennkammer 11a eingeleitet wird. Auch die Verbrennungsluft 13 kann tangential in die Brennkammer 11a eingeleitet werden. Zur Erzielung dieser rotierenden Strömungen können zusätzlich Strömungsleiteinrichtungen verwendet werden. In Figur 2 ist eine Strömungsleiteinrichtung 34 angedeutet, die für eine gleichmäßige Beaufschlagung des ersten Heißgaskreislaufes 15 mit Rauchgas sorgen soll.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Aufbereiten faseriger Substanzen, insbesondere von Holzfasern, die in einem Trockner getrocknet werden, durch den in einem im Wesentlichen geschlossenen Trocknungskreislauf (1) ein Dampf-Gas-Gemisch als Kreisgas (nachfolgend "Brüden") geführt wird, das nach Durchlaufen des Trockners in einem Abscheider (5) von den getrockneten Fasern (6) getrennt und dann in einen in den Trocknungskreislauf (1) geschalteten ersten Wärmetauscher (7) zurück geleitet wird, wobei in Strömungsrichtung des Trocknungskreislaufes (1) gesehen vor diesem ersten Wärmetauscher (7) ein Teilstrom (8) der Brüden ausgekoppelt, in einem zweiten Wärmetauscher (10) erwärmt und dann so in die Brennkammer (11a) eines mit festen Brennstoffen (12) befeuerten Heißgaserzeugers (11) eingeleitet wird, dass der ausgekoppelte Brüden-Teilstrom (8) sich intensiv mit den Heißgasen vermischt und nach seiner Verbrennung und Erwärmung zumindest eines Heißgaskreislaufes (15, 16) aus einem Kamin (18) als Abluft (19) in die Atmosphäre geleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brüden-Teilstrom (8) zur Bildung einer rotierenden Strömung tangential in die Brennkammer (11a) eingeleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärluft (13) tangential in die Brennkammer (11a) eingeleitet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass staubförmige Brennstoffe (33) im lichten Abstand oberhalb der festen Brennstoffe (12) tangential in die Brennkammer (11a) eingeblasen und hier verbrannt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die staubförmigen Brennstoffe (33) vor ihrer Einleitung in die Brennkammer (11a) mit Luft gemischt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Strömungsleiteinrichtungen (34) für die intensive Vermischung des Brüden-Teilstromes (8) mit den Heißgasen und/oder für eine gleichmäßige Beaufschlagung des zumindest einen Heißgaskreislaufes (15) mit Rauchgas.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (7) mit vom Rauchgas des Heißgaserzeugers (11) erhitzten, in einem ersten geschlossenen Kreislauf (15) geführten Heißgas beaufschlagt wird zur Aufheizung der im Kreislauf geführten Brüden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgekoppelte Brüden-Teilstrom (8) vor seiner Erwärmung im zweiten Wärmetauscher (10) in einem Brüden-Kondensator (9) abgekühlt und dadurch abgereichert und das dabei anfallende Kondensat (14) ausgespeist werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brüden-Auskopplung temperaturgeregelt erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (10) mit vom Rauchgas des Heißgaserzeugers (11) erhitzten, in einem zweiten geschlossenen Kreislauf (16) geführten Heißgas beaufschlagt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Stromrohrtrockners (3), in den die nassen Fasern (4) in die ihn durchströmenden Brüden eingespeist werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den nassen Fasern (4) Treibdampf in den Kreisgastrockner (3) eingespeist wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Brennstoffe (12) über eine Dosierschnecke (30) drehzahlgeregelt auf ein Rost (29) der Brennkammer (11a) eingespeist werden.
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