EP1363097B1 - Pneumatischer Schleudertrockner - Google Patents

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EP1363097B1
EP1363097B1 EP03010678A EP03010678A EP1363097B1 EP 1363097 B1 EP1363097 B1 EP 1363097B1 EP 03010678 A EP03010678 A EP 03010678A EP 03010678 A EP03010678 A EP 03010678A EP 1363097 B1 EP1363097 B1 EP 1363097B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
dryer
centrifugal dryer
centrifugal
goods
exhaust
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP03010678A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1363097A1 (de
Inventor
Robert Dr. Bankwitz
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Original Assignee
Individual
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Publication of EP1363097B1 publication Critical patent/EP1363097B1/de
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    • 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
    • F26B17/101—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 the drying enclosure having the shape of one or a plurality of shafts or ducts, e.g. with substantially straight and vertical axis
    • F26B17/102—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 the drying enclosure having the shape of one or a plurality of shafts or ducts, e.g. with substantially straight and vertical axis with material recirculation, classifying or disintegrating means
    • 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
    • F26B17/24—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by shooting or throwing the materials, e.g. after which the materials are subject to impact

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for drying pneumatically conveyable goods, in particular of wood fibers and similar vegetable substances, in a spin dryer with a heated wall.
  • Rohrbündel-Rotationsbockner were previously regarded as the dryer with the least amount of pollutants in the drying of wood pulp. This is because these dryers are gently heated indirectly with steam (or thermal oil). Of great disadvantage, however, is the steam boiler required, unless steam is available anyway. In normal tube bundles, however, wood fibers get caught. For this purpose, a special, complex Schuregistertrockner the company VETTER MASCHINENBAU GMBH KASSEL is suitable.
  • the EP 0 457 203 B1 claims a drum dryer with closed steam-air circuit, which is particularly suitable for the drying of substances with a strong odor, wherein the vapors are condensed and the non-condensable vapor fractions are burned.
  • the use of the heat of condensation of the vapors is claimed.
  • the patent also describes the heating of the non-condensable vapor fractions by means of flue gas coolers prior to their entry into the combustion chamber.
  • the EP 0 459 603 B1 claims method and system for drying wood chips, wood fibers or similar bulk materials in a Brüdenniklauf in which the drier dryer leaving flue gas-free vapors are heated indirectly in a heat exchanger of the hot fuel gases and fed back to the dryer, with a partial flow diverted from this circuit and the thermal decomposition of the pollutants is conducted to the combustion chamber. A vapor condensation does not take place.
  • the same procedure describes the EP 0 508 546 A1 ,
  • DE 100 56 459 C1 can fibrous substances with low bulk density and high internal friction, such as wood fibers basically not in a dryer after the EP 0 714 006 B1 or the DE 196 54 043 C2 be dried. Therefore, a method is claimed for a dryer, which is obviously a flow dryer, with heated in the circuit between the dryer and the furnace heat exchanger vapors and with vapor condensation, as already in the EP 0 365 851 B1 was claimed for a drum dryer, wherein the non-condensed vapor fractions are passed over a heat exchanger in the furnace, as in the EP 0 714 006 B1 for the disposal of vapors without prior condensation is claimed. In subclaim 9, the use of a current dryer for the method is then claimed.
  • the DE 196 06 472 C1 describes how in a continuous dryer already at start the target residual moisture can be achieved quickly by a complex control.
  • the DE 196 09 530 A2 describes a two-stage drying of biomass, wherein the hot biomass of the first stage is set in a downstream flow dryer by controlled evaporative cooling with conditioned supply air to the exact processing moisture.
  • the EP 1 128 145 A2 describes the control of a power dryer by recording the climate data within the dryer with pressure, temperature and humidity sensors whose signals are evaluated by a controller that regulates the temperature of the hot gas stream.
  • a problem with multi-stage dryers for example the widespread combination current dryer for predrying and drum dryer for main drying, is the amount of the guided through the entire plant steam, its separation after the predrying the DE 44 27 709 A1 describes.
  • Object of the present invention is a method and apparatus for the indirect drying of pneumatically conveyable goods, especially wood fibers and similar herbal substances, with very good separation of the dry material and use of the wall of the drying room as a heat exchanger.
  • FIG. 1 the essential elements of the invention are shown: consisting of induced draft 3, suction pipe 4 and downpipe 5 Schlendertrockner is in an oven 6.
  • the Good 1 is given up wet and the spin dryer leaves Brüdendampf and dried material. 2
  • the pneumatic centrifugal dryer according to the invention combines the very good heat transfer of the spin dryer with the very simple control behavior of the loop reactor, which corresponds approximately to that of the ideal stirred tank.
  • a current dryer it is particularly suitable for drying difficult to handle goods such as wood fibers and similar botanicals.
  • indirectly heated current dryer but eliminates the costly entry of the heat of vaporization via a Brüdenniklauf with various apparatus and required for low overheating of the vapors extremely high gas circulation or required for lower circulation high Brüdenüberhitzung with product decomposition.
  • the spin dryer is directly in an oven.
  • the burnt flue gas is cooled by the recirculation abruptly at oven temperature of eg 450 ° C and overheated on the reactor wall vapors of eg 150 ° C is immediately withdrawn by the drying process heat again.
  • oven temperature eg 450 ° C
  • vapors of eg 150 ° C is immediately withdrawn by the drying process heat again.
  • 1 kg of water evaporation for example 10 kg vapors are circulated.
  • the independent dwell times of the dry material and the vapors are usually 10 to 300 seconds.
  • the dry material / vapor mixture is circulated with a transport impeller, as it is known from the induced draft of the pneumatic chip conveyor. This is a very robust open radial fan with closed back, where nothing gets stuck.
  • a transport impeller as it is known from the induced draft of the pneumatic chip conveyor. This is a very robust open radial fan with closed back, where nothing gets stuck.
  • the dry material is very well isolated, as in any spin dryer.
  • the particles of dry matter rubbing in the downpipe by centrifugal force on the reactor wall cause a thin PRANDEL boundary layer and thus an excellent heat transfer from the wall to the circulated vapors.
  • the existing guide tube is designed as a suction tube, the induced draft is located directly on the suction tube and hurls the dry material free blowing against acting as a heat exchanger reactor wall.
  • the existing guide tube is designed as a suction tube, the induced draft is located directly on the suction tube and hurls the dry material free blowing against acting as a heat exchanger reactor wall.
  • it is advantageous to work with several downcomers, which are fed through a distributor head absolutely uniform.
  • the centrifugal dryer according to the invention can also be operated by means of an induced draft at the bottom, wherein the transport impeller can be a floor mixer at the same time. In this case, an external circulation of the dry material / vapor mixture takes place.
  • This design in which the entire machine technology is installed at ground level, can be very advantageous for smaller dryers.
  • the heat is transported from the dryer wall to the dry material without great overheating of the vapors. Due to the thermal inertia of the dryer wall bie disturbance of the charge of dry material can be done very quickly reaching the entire drying room emergency cooling with injected water. Thus, the special fire risk of the drying process of plant substances can be practically excluded. If it should nevertheless come to the fire, this is simply suffocated by Abschiebem of all openings. If an impermissible overpressure is built up, it will be removed via pressure relief dampers.
  • the pneumatic spin dryer can be controlled very well according to the internal temperature of the loop reactor.
  • the residual moisture correlates very well with this temperature for a given product.
  • To start the dryer is preheated to the operating temperature and then slowly wet material is fed in such an amount that the internal temperature is constantly in the desired value range. The material task is steadily increased until the furnace wall is fully heated and the full firing capacity is available for drying. To shut down the firing is set and continue to dry with decreasing load until it can be switched off safely.
  • the dryer can also be quickly emptied and cooled by evaporation of injected water.
  • the pneumatic centrifugal dryer can be heated by means of exhaust gas of a gas turbine or with exhaust steam of a steam engine, a back pressure turbine or a withdrawal condensing turbine.
  • the downpipes can also be designed as double-jacketed pipes.
  • the pneumatic Centrifugal dryers can be used as a capacitor of an ORC power plant.
  • the spin dryer according to the invention for the decentralized processing of renewable raw materials.
  • the plants preferably have a firing capacity 0.3 to 3 MW.
  • High efficiency is achieved by burning biomass.
  • the air classifier can be adjusted to the respective current fuel demand. In this case, there is only one common line for raw material and fuel.
  • the dry material is separated very well as in each spin dryer, so that almost the entire specific surface of the dry material for the mass and heat exchange with the vapors is available and due to the high turbulence very good material and Heat transfer can be achieved.
  • the break point moisture is the rate-determining step of the heat input into the dryer.
  • the residence time behavior of the simple stirred tank is sufficient.
  • two or more dryers can also be connected as a cascade in series in order to drive higher temperatures in the dryer only for the diffusion-controlled final drying below the breakpoint moisture.
  • two or more spin dryers can work in parallel and be connected in series with a common spin dryer for final drying.
  • the dry matter discharged from the spin dryer can be removed pneumatically with air.
  • the sensible heat of the dry material is still used for subsequent drying by evaporative cooling. Even better is the efficiency when the transport air is previously heated with waste heat.
  • the used transport air is advantageously used as combustion air in the furnace of the dryer.
  • no further dedusting is required after the product separator.
  • the water vapor from the after-drying must be heated to the exhaust gas temperature with the flue gases, this only requires a fraction of the heat of vaporization saved.
  • the pneumatic spin dryer is preferably also fed pneumatically. If transport air is used for this purpose, the water vapor partial pressure in the dryer drops, which is advantageous for drying, but the dew point temperature of the vapors also drops, which is disadvantageous for the use of waste heat. Brüdendampf should be overheated as transport gas to avoid dew point violations. By such a vapor overheating with an exhaust gas cooler, the efficiency is improved.
  • the pneumatic spin dryer can be used e.g. be charged with a screw conveyor.
  • the vapor vapor may be e.g. be condensed in an air cooler, the non-condensed fraction is fed directly or indirectly to the furnace and the heated air can be used for pre- or post-drying.
  • chopped green fodder can be predried in a pneumatic spin dryer and then dried on a belt dryer. The green fodder is aerated much better after pre-drying and the heating energy is used twice here. Wood chippings are pre-dried by this warm air for the production of fuel pellets in silos with soil aeration, crushed in a hammer mill, dried in a pneumatic spin dryer and then pelletized.
  • Example 1 Plant and method for processing wood chips to wood fibers with drying in one embodiment of the dryer according to the invention.
  • the most important dimensions are approximately: Eight downpipes 508 x 8 mm with 12,750 mm drop height.
  • This loop reactor is made of material St 37-2.
  • the furnace wall has an inner diameter of 2,400 mm and an outer diameter of 3,000 mm and is stuffed with mineral insulating wool to about 100 kg / m 3 .
  • the inside of the furnace wall consists of a 1 mm thick metal jacket made of material 1.4713, which is provided with cross beads for stiffening and length compensation.
  • the combustion chamber for a wood injection firing and all thermally highly loaded kiln installations are made of material 1.4762.
  • the entire heat exchanger surface is about 180 m 2 .
  • the maximum evaporation capacity for water is approx. 1,200 to 2,400 kg / h.
  • the firing capacity is designed depending on the specific circumstances to 0.99 to 2.7 MW, in principle, the fuel is possible.
  • the specific power consumption of the induced draft is 0.01 to 0.06 kWh / kg water evaporation.
  • the loop reactor with furnace wall is the largest single part for assembly and, with dimensions of 3,000 x 3,000 x 16,000 mm, does not present any problems for road transport.
  • the wet woodchips are discharged from the bunker by means of a sliding floor for wind protection, where the fine fraction is discharged according to the respective heat requirement of the dryer by means of transport air and blown into a Vorofen85ung.
  • the wood chips separated from the fines pass through a conveyor belt into the damper, where the coarse-grained lumps are well permeated by broth steam.
  • the condensed vapors and the water discharged from the wood chips are subjected to biological purification.
  • waste heat with an 80 ° C flow temperature is recovered from the vapor dedusted in the damper.
  • the steamed hot chips are fed to a twin-screw extruder from LEHMANN MASCHINENBAU GMBH JOCKETA for defibration and arrive from there with a screw conveyor in the suction tube of the dryer.
  • the wood fiber-vapor mixture at the lowest point of the collecting device is sucked into the suction pipe, wherein above the collecting device in the suction pipe and the fresh material is supplied.
  • a transport wheel as it is known from the chip conveyor, mounted with a vertical axis in the distributor head hanging.
  • the distributor head corresponds to the housing of a radial blower with the difference that it has several arranged around a symmetry axis of rotation outlets, here eight pieces.
  • the Transportlaufrad hurls the aspirated wood fiber-vapor mixture through the outlets of the header with tangential entry into the downpipes, where the wood fibers against the wall hurled down a spiral path fall down and get along with the circulated vapors in the collection device, where they are sucked back ,
  • a soil agitator ensures that no wood pulp settles and that wood fibers are constantly being transported into the outlet, from where they pass with the vapors to the cyclone separator.
  • the Einblaserieung is designed as a pre-furnace, so that in the fine fraction of the wet wood chips necessary for a clean combustion chamber temperature is reached.
  • the actual furnace chamber of the spin dryer stands on the hemispherical collector of the loop reactor and envelops the entire remaining part of the loop reactor, except for the drive of the transport wheel.
  • the approximately 400 ° C hot exhaust gases of the furnace are cooled in the air preheater to about 200 ° C Schomstein temperature.
  • Example 2 Process for producing fuel pellets from wet sawdust.
  • An adjustable feed belt feeds the pneumatic belt dryers with sawdust via a rotary feeder in your pneumatic Baypass.
  • a cyclone separator the dried sawdust are separated from the vapors and fed via a rotary feeder directly to a pellet press of the company MÜNCH, RATINGEN.
  • the optimum degree of drying of the sawdust is judged by the appearance of the pellets and the speed of the feed belt is increased or decreased accordingly.
  • the short-time superheated steam eliminates the otherwise necessary conditioning and the intermediate buffer
  • Example 3 Process for self-sufficient sewage sludge drying with direct combustion and optional phosphate recovery.
  • the organic dry matter (oTS) of municipal sewage sludge has about the calorific value as dry wood.
  • oTS organic dry matter
  • the sewage sludge is dried and the dry material can be burned for the heating of the dryer. Since the sewage sludge passes through a so-called glue phase during drying, it must be adjusted to over 60% DM for drying in convection dryers by back-mixing with dry material. Due to the internal product return, the pneumatic centrifugal dryer according to the invention is ideally suited for this purpose.
  • a kneader is installed, which causes the mixing to crumbly consistency.
  • the dusty dry sewage sludge is roughly separated from the broth steam in a cyclone and with preheated air into an eddy current burner of the GIV MBH, HALL burned very clean
  • the dusty vapors are fed directly to the secondary combustion chamber and thus thermally cleaned.
  • the steam generator is heated with the completely burnt flue gases.
  • the steam engine of the generator is operated with 16 bar back pressure and the dryer acts as a capacitor.
  • Mono incineration allows the ash from sewage sludge without heavy metal pollution to be used directly as biocide-free phosphate fertilizer, otherwise it requires further treatment for phosphate recovery.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen pneumatisch förderbarer Güter, insbesondere von Holzfasern und ähnlichen pflanzlichen Stoffen, in einem Schleudertrockner mit beheizter Wand.
  • Bei der industriellen Trocknung von Holzspänen bereiten die meist aus Gründen der Wirtschaftlichkeit angewendeten hohen Temperaturen Emissionsprobleme durch thermische Zersetzung. Holzfasern werden industriell sehr energieintensiv in Stromtrockneren getrocknet. Für die Trocknung von Holzstoffen finden zunehmend Heißdampftrockner Verwendung, bei denen die Verdampfungswärme durch überhizten Brüdendampf in das Trockengut eingetragen wird. Der Eintrag der Verdampfungswärme in Form von Strahlungsenergie, z.B. nach FR-A-998 617 ohne Rückvermischung von Trockengut, ist zwar sehr produktschonend aber wenig energieeffizient und damit für Massenprodukte ungeeignet.
  • Rohrbündel-Rotationsbockner galten bisher als die Trockner mit dem geringsten Schadstoffanfall bei der Trocknung von Holzstoffen. Das liegt daran, dass diese Trockner schonend indirekt mit Dampf (oder Wärmeträgeröl) beheizt werden. Von großem Nachteil ist allerdings der dafür erforderliche Dampfkessel, es sei denn, Dampf steht ohnehin zur Verfügung. In normalen Rohrbündeln verhaken sich allerdings Holzfasern. Hierfür eignet sich ein spezieller, aufwendiger Heizregistertrockner der Firma VETTER MASCHINENBAU GMBH KASSEL.
  • Die EP 0 457 203 B1 beansprucht einen Trommeltrockner mit geschlossenem Dampf-Luft-Kreislauf, der insbesondere für die Trocknung von Substanzen mit starker Geruchsbelästigung geeignet ist, wobei die Brüden kondensiert werden und die nicht kondensierbaren Brüdenanteile verbrannt werden. Für diesen Trockner wird auch die Nutzung der Kondensationswärme der Brüden beansprucht. In der Patentschrift ist auch die Aufheizung der nicht kondensierbaren Brüdenanteile mittels Rauchgaskühler vor deren Eintritt in die Brennkammer beschrieben.
  • Die EP 0 459 603 B1 beansprucht Verfahren und Anlage zur Trocknung von Holzspänen, Holzfasern oder ähnlichen Schüttgütern in einem Brüdenkreislauf, bei dem die einen Trommeltrockner verlassenden rauchgasfreien Brüden in einem Wärmetauscher von den heißen Brenngasen indirekt erhitzt und dem Trockner wieder zugeführt werden, wobei ein Teilstrom aus diesem Kreislauf abgezweigt und zur thermischen Zersetzung der Schadstoffe zur Brennkammer geführt wird. Eine Brüdenkondensation findet nicht statt. Das gleiche Verfahren beschreibt die EP 0 508 546 A1 .
  • Für die Trocknung von Stoffen, bei denen ein schwer zu reinigendes Brüdenkondensat anfällt, beansprucht die EP 0 714 006 B1 eine Verbesserung des Verfahrens der EP 0 459 603 B1 durch Aufheizung des zur Verbrennung gelangenden Brüdenteilstromes mit dem heißen, die Brennkammer direkt verlassenden Rauchgas, damit der folgende Gegenstromwärmetauscher für die Auskopplung der Trocknerwärme an der heißesten Stelle thermisch nicht mehr so stark belastet wird. Die Restwärme der Rauchgase wird dann noch zur Aufheizung der Verbrennungsluft und gegebenenfalls noch für eine Vortrocknung genutzt.
  • Bekanntlich sind Gase aufgrund ihrer geringen Dichte schlechte Wärmeträger und Verdampfungs-Kondensationskreisläufe übertragen die Wärme am besten. Die EP 0 851 194 A3 beansprucht, dass dem heißen Rauchgas einer Brennkammer zuerst Wärme durch einen Dampferzeuger entzogen wird, bevor in einem zweiten Wärmetauscher der Brüdenkreislauf erhitzt wird. Der Brüdenüberschuß wird verbrannt. Vorzugsweise wird als Trockner offensichtlich ein Rohrbündel-Rotationstrockner mit Gehäuse oder mit drehbarer Trommel verwendet, wobei ein Stromtrockner vorgeschaltet sein kann. Mit dieser Anordnung sollen niedrigere Abgastemperaturen erreichbar sein. Aus der Darstellung ist nicht ersichtlich, ob diese Anordnung wirtschaftliche Vorteile gegenüber dem klassischen Rohrbündel-Rotationstrockner mit nur einem Wärmeträgerkreislauf aufweist.
  • Nach der DE 100 56 459 C1 können faserige Stoffe mit geringem Schüttgewicht und hoher innerer Reibung, wie z.B. Holzfasern grundsätzlich nicht in einem Trockner nach der EP 0 714 006 B1 oder der DE 196 54 043 C2 getrocknet werden. Deshalb wird ein Verfahren beansprucht für einen Trockner, bei dem es sich offensichtlich um einen Stromtrockner handelt, mit im Kreislauf zwischen Trockner und Feuerungs-Wärmetauscher erhitzten Brüden und mit Brüdenkondensation, wie es bereits in der EP 0 365 851 B1 für einen Trommeltrockner beansprucht wurde, wobei die nicht kondensierten Brüdenanteile so über einen Wärmetauscher in die Feuerung geführt werden, wie es in der EP 0 714 006 B1 für die Entsorgung von Brüden ohne vorherige Kondensation beansprucht wird. In Unteranspruch 9 wird dann die Verwendung eines Stromtrockners für das Verfahren beansprucht.
  • Die DEUTSCHE BUNDESSTIFTUNG UMWELT hat 1999/2000 die Entwicklung des Heißdampf-Fasertrockneres der Firma SCHENKMANN & PIEL, LEVEREKUSEN gefördert. Hierbei handelt es sich um einen mit 0,5 bis 1,5 bar Überdruck betriebenen 100 m langen Stromtrockner mit nur geringer Überhitzung der im Kreislauf geführten Brüden (< 180 °C) zur Vermeidung gasförmiger Emissionen. Für 1 kg Wasserverdampfung müssen bei diesem Trockner etwa 50 kg (!) Brüden umgewälzt werden.
  • Die meisten Trocknungsverfahren sind regelungstechnisch ungünstig. Die DE 196 06 472 C1 beschreibt, wie bei einem Durchlauftrockner bereits beim Start die Soll-Restfeuchte durch eine aufwendige Regelung schnell erreicht werden kann. Die DE 196 09 530 A2 beschreibt eine zweistufige Trocknung von Biomasse, wobei die heiße Biomasse der ersten Stufe in einem nachgeschalteten Stromtrockner durch geregelte Verdunstungskühlung mit konditionierter Zuluft auf die exakte Verarbeitungsfeuchte eingestellt wird. Die EP 1 128 145 A2 beschreibt die Regelung eines Stromtrockners durch die Erfassung der Klimadaten innerhalb des Trockners mit Druck-, Temperatur- und Feuchtesensoren, deren Signale von einer Steuerung ausgewertet werden, welche die Temperatur des Heißgasstromes regelt.
  • Ein Problem bei mehrstufigen Trocknern, z.B. der verbreiteten Kombination Stromtrockner zur Vortrocknung und Trommeltrockner zur Haupttrocknung, ist die Menge des durch die gesamte Anlage geführten Brüdendampfes, dessen Abtrennung nach der Vortrocknung die DE 44 27 709 A1 beschreibt.
  • Mit indirekt beheiztem Umgas betriebene Durchlauftrockner sind recht aufwendig. Es gibt neue Versuche, den Aufwand für emissionsarmen Betrieb von Holzspänetrocknem zu senken. Dazu wird nach der WO 01/ 67016 A1 vorgeschlagen, den gesamten Überschuss des Umgasstromes eines mit Rauchgasen direkt beheizten Umgastrockners in die Feuerung zurückzuführen und den dadurch entstehenden Überschuss thermisch gereinigter Rauchgase für die ebenfalls direkte Heizung einer ebenfalls mit Umluft beriebenen Vortrocknung zu verwenden, wobei in der Vortrocknung aufgrund wesentlich niedrigerer Temperaturen durch höhere Feuchte weniger Zersetzungsprodukte gebildet werden.
  • Bei der Trocknung mechanisch unempfindlicher Güter, bzw. wenn ohnehin in einem Verfahren mit Zerkleinerung gearbeitet wird, werden mit Schleuderwellentrocknem sehr gute Stoff- und Wärmeübergänge erreicht. Durch die sehr gute Vereinzelung des Trockengutes steht nahezu die gesamte spezifische äußere Oberfläche des Trockengutes bei gleichzeitig hohen Turbulenzen für den Stoff- und Wärmeaustausch zur Verfügung. Einen interessanten Schleuder-Schnelltrockner beansprucht die EP 0 862 718 B1 . Dieser mit Umgas indirekt beheizte pneumatische Schleudertrockner in stehender Bauart kombiniert in einem Behälter eine axial stehende Schleuderwelle mit einem klassierenden Stromtrockner. Hier wird aus einer Suspension Granulat definierter Körnung hergestellt. Für die Trocknung von Holzfasern und ähnlichen pflanzlichen Stoffen scheint dieser pneumatische Schleudertrockner mit Umgasbetrieb aber weniger geeignet zu sein.
  • Nach EP-A-0 536 650 wird Trockengut durch einen Schleuderteller in solcher Weise gegen eine überhizte Prallfläche geschleudert, dass ein dünner Flüssigkeitsfilm entsteht, welcher an der Wand entlang strömt. Dabei handelt es sich um einen Kontakttrockner, der für Holzfasern und ähnliche pflanzliche Stoffe nur zur Verdampfung des mechanisch abtrennbaren Haftwassers geeignet wäre, nicht aber für das trocknungstechnisch relevante in den Fasern gebundene Wasser.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für die indirekte Trocknung pneumatisch förderbarer Güter, insbesondere Holzfasern und ähnliche pflanzliche Stoffe, bei sehr guter Vereinzelung des Trockengutes und Verwendung der Wand des Trockenraumes als Wärmetauscher.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ist in Patentanspruch 1, bzw. 5 angegeben.
  • In Figur 1 sind die wesentlichen Elemente der Erfindung dargestellt: Der aus Saugzug 3, Saugrohr 4 und Fallrohr 5 bestehende Schlendertrockner steht in einem Ofen 6. Das Gut 1 wird nass aufgegeben und den Schleudertrockner verlässt Brüdendampf und getrocknetes Gut 2.
  • Der erfindungsgemäße pneumatische Schleudertrockner vereinigt den sehr guten Wärmeübergang des Schleudertrockners mit dem sehr einfachen Regelverhalten des Schleifenreaktors, welches näherungsweise dem des idealen Rührkessels entspricht. Als Stromtrockner ist er insbesondere für die Trocknung schwer handhabbarer Güter wie Holzfasern und ähnliche pflanzliche Stoffe geeignet. Im Gegensatz zu den heute gebräuchlichen Lösungen indirekt beheizter Stromtrockner entfällt aber der aufwendige Eintrag der Verdampfungswärme über einen Brüdenkreislauf mit verschiedenen Apparaten und die für geringe Überhitzung der Brüden erforderliche extrem hohe Gasumwälzung bzw. die für geringere Umwälzung erforderliche hohe Brüdenüberhitzung mit Produktzersetzung. Nach Patentanspruch 6 steht der Schleudertrockner direkt in einem Ofen. Das ausgebrannte Rauchgas wird durch die Rezirkulation schlagartig auf Ofentemperatur von z.B. 450 °C abgekühlt und den an der Reaktorwand überhitzten Brüden von z.B. 150 °C wird sofort durch den Trockenprozess wieder Wärme entzogen. Für 1 kg Wasserverdampfung werden z.B. 10 kg Brüden umgewälzt. Die voneinander unabhängigen Verweilzeiten des Trockengutes und der Brüden betragen üblicher Weise 10 bis 300 Sekunden.
  • Das Trockengut-Brüden-Gemisch wird mit einem Transportlaufrad umgewälzt, wie es aus dem Saugzug der pneumatischen Späneförderung bekannt ist. Das ist ein sehr robustes offenes Radialgebläse mit geschlossener Rückseite, an dem nichts hängen bleibt. Beim Durchgang durch das Transportlaufrad und beim Schleudern gegen die Reaktorwand wird das Trockengut sehr gut vereinzelt, wie in jedem Schleudertrockner. Die im Fallrohr durch Fliehkraft an der Reaktorwand reibenden Trockengut-Teilchen bewirken eine dünne PRANDELsche Grenzschicht und damit einen hervorragenden Wärmeübergang von der Wand auf die umgewälzten Brüden.
  • Bei innerer Umwälzung ist das vorhandene Leitrohr als Saugrohr ausgebildet, der Saugzug sitzt direkt auf dem Saugrohr und schleudert das Trockengut freiblasend gegen die als Wärmetauscher fungierende Reaktorwand. Zur Vergrößerung der Wärmetauscherfläche ist es vorteilhaft, mit mehreren Fallrohren zu arbeiten, die über einen Verteilerkopf absolut gleichmäßig beschickt werden.
  • Grundsätzlich kann der erfindungsgemäße Schleudertrockner auch mittels Saugzug unten betrieben werden, wobei das Transportlaufrad gleichzeitig Bodenrührwerk sein kann. In diesem Fall erfolgt eine äußere Umwälzung des Trockengut-Brüden-Gemisches. Diese Ausführung, bei der die gesamte Maschinentechnik ebenerdig angebracht ist, kann für kleinere Trockner sehr vorteilhaft sein.
  • Im Inneren des erfindungsgemäßen pneumatischen Schleudertrockners wird die Wärme von der Trocknerwand ohne große Überhitzung der Brüden an das Trockengut transportiert. Durch die thermische Trägheit der Trocknerwand kann bie Störung der Beschickung mit Trockengut sehr schnell eine den gesamten Trockenraum erreichende Notkühlung mit eingedüstern Wasser erfolgen. Damit kann das besondere Brandrisiko des Trocknungsvorganges pflanzlicher Stoffe praktisch ausgeschlossen werden. Wenn es dennoch einmal zum Brand kommen sollte, wird dieser durch Abschiebem aller Öffnungen einfach erstickt. Sollte einmal unzulässiger Überdruck aufgebaut werden, wird dieser über Druckentlastungsklappen abgebaut.
  • Der pneumatische Schleudertrockner lässt sich sehr gut nach der Innentemperatur des Schleifenreaktors regeln. Die Restfeuchte korreliert für eine gegebenes Produkt sehr gut mit dieser Temperatur. Zum Anfahren wird der Trockner auf die Betriebstemperatur vorgeheizt und dann wird langsam nasses Trockengut aufgegeben in solcher Menge, dass die Innentemperatur ständig im Soll-Wert-Bereich bleibt. Dabei wird die Gutaufgabe stetig erhöht, bis die Ofenwand voll aufgeheizt ist und die volle Feuerungsleistung für die Trocknung verfügbar ist. Zum Abfahren wird die Feuerung eingestellt und solange mit abnehmender Beschickung weiter getrocknet, bis gefahrlos abgeschaltet werden kann. Der Trockner kann auch durch Verdampfung eingedüsten Wassers schnell entleert und abgekühlt werden.
  • Zur Kraft-Wärme-Kopplung kann der pneumatische Schleudertrockner mittels Abgas einer Gasturbine beheizt werden oder mit Abdampf eines Dampfmotors, einer Gegendruckturbine oder einer Entnahme-Kondensationsturbine. Für Dampfbeheizung können die Fallrohre auch als Doppelmantelrohre ausgeführt werden. Für Dampf einer organischen Flüssigkeit kann der pneumatische Schleudertrockner als Kondensator eines ORC-Kraftwerkes verwendet werden.
  • Besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Schleudertrockner für die dezentrale Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe. Hierfür haben die Anlagen vorzugsweise eine Feuerungsleistung 0,3 bis 3 MW. Eine hohe Wirtschaftlichkeit wird dabei durch Verfeuerung von Biomasse erreicht. So kann z.B. bei der Herstellung von Holzfasern mittels Doppelschneckenextruder der Firma LEHMANN MASCHINENBAU GMBH JOCKETA aus nassen Holzhackschnitzeln aus Ganzbaumemte der Feinanteil, welcher einen hohen Anteil an Rinde und an Nadeln bzw. Laub enthält, durch Windsichten abgetrennt und direkt in einer Vorofenfeuerung verbrannt werden. Der Windsichter kann dabei auf den jeweils momentanen Brennstoffbedarf eingestellt werden. In diesem Fall gibt es nur eine gemeinsame Linie für Rohstoff und Brennstoff.
  • In dem erfindungsgemäßen pneumatischen Schleudertrockner wird das Trockengut wie in jedem Schleudertrockner sehr gut vereinzelt, so dass in der Regel nahezu die gesamte spezifische Oberfläche des Trockengutes für den Stoff- und Wärmeaustausch mit den Brüden zur Verfügung steht und durch die hohen Turbulenzen sehr gute Stoff- und Wärmeübergänge erreicht werden. Bis zur Knickpunktfeuchte ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Wärmeeintrag in den Trockner. Für Trocknung bis zur Knickpunktfeuchte ist daher das Verweilzeitverhalten des einfachen Rührkessels ausreichend. Für weitergehende Trocknung, wie sie etwa für die Spanplattenverleimung erforderlich ist, können auch zwei oder mehr Trockner als Kaskade in Reihe geschaltet werden, um nur für die diffusionskontrollierte Endtrocknung unterhalb der Knickpunktfeuchte höhere Temperaturen im Trockner zu fahren. Auch können in der Haupttrocknung zwei oder mehr Schleudertrockner parallel arbeiten und mit einem gemeinsamen Schleudertrockner für die Endtrocknung in Reihe geschaltet sein.
  • Das aus dem Schleudertrockner ausgeschleuste Trockengut kann mit Luft pneumatisch abtransportiert werden. Dabei wird die Fühlbare Wärme des Trockengutes noch für eine Nachtrocknung durch Verdunstungskühlung genutzt. Noch besser ist der Wirkungsgrad, wenn die Transportluft vorher mit Abwärme aufgeheizt wird. Die verbrauchte Transportluft wird vorteilhaft als Verbrennungsluft in der Feuerung des Trockners genutzt. Bei brennbaren Trockengut, wie pflanzlichen Materialien ist dann keine weitere Entstaubung nach dem Produktabscheider mehr erforderlich. Der Wasserdampf aus der Nachtrocknung muss zwar mit den Rauchgasen auf Abgastemperatur aufgeheizt werden, das erfordert aber nur einen Bruchteil der eingesparten Verdampfungswärme.
  • Der pneumatische Schleudertrockner wird vorzugsweise auch pneumatisch beschickt. Wenn dafür Transportluft verwendet wird, sinkt zwar der Wasserdampfpartialdruck im Trockner, was für die Trocknung vorteilhaft ist, aber ebenso sinkt auch die Taupunkttemperatur der Brüden, was für die Abwärmenutzung nachteilig ist. Brüdendampf sollte als Transportgas überhitzt werden, um Taupunktunterschreitungen zu vermeiden. Durch eine solche Brüdenüberhitzung mit einem Abgaskühler wird der Wirkungsgrad verbessert. Der pneumatische Schleudertrockner kann aber z.B. auch mit einer Förderschnecke beschickt werden.
  • Brüdendampf mit hoher Taupunkttemperatur ist bekanntlich sehr gut für die Abwärmenutzung geeignet. Oft fehlt aber der Wärmebedarf am Anfallort. Zur Trocknung vorgesehene nachwachsende Rohstoffe sind oftmals nass. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, die Rohstoffe mit Brüdendampf tz dämpfen, um die Aufheizung im Trockner einzusparen. Das beim Dämpfen ablaufende Wasser ist in der Regel sehr gut biologisch zu reinigen. Ein solcher Dämpfer bewirkt gleichzeitig eine Entstaubung der Brüden.
  • Der Brüdendampf kann aber z.B. auch in einem Luftkühler kondensiert werden, der nicht kondensierte Anteil direkt oder indirekt der Feuerung zugeführt werden und die erhitzt Luft kann zur Vor- oder Nachtrocknung verwendet werden. So kann gehäckseltes Grünfutter im pneumatischen Schleudertrockner vorgetrocknet und auf einem Bandtrockner nachgetrocknet werden. Das Grünfutter wird nach Vortrocknung wesentlich besser durchlüftet und die Heizenergie wird hier zweimal genutzt. Oder Holzhackschnitzel werden für die Herstellung von Brennstoffpellets in Silos mit Bodenbelüftung durch diese warme Luft vorgetrocknet, in einer Hammermühle zerkleinert, im pneumatischen Schleudertrockner getrocknet und dann pelletiert.
  • Beispiel 1: Anlage und Verfahren zur Verarbeitung von Holzhackschnitzeln zu Holzfasern mit Trocknung in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trockners.
  • Die wichtigsten Abmessungen sind in etwa: Acht Fallrohre 508 x 8 mm mit 12.750 mm Fallhöhe. Das Saugrohr 406,4 x 12 mm, der Verteilerkopf aus quadratischem Holprofil 150 x 10 mm und halbkugelförmige Sammelvorrichtung 2.600 mm Durchmesser, 1.300 mm Höhe und 10 mm Wandstärke. Dieser Schleifenreaktor ist aus Werkstoff St 37-2 gefertigt. Die Ofenwand hat einen Innendurchmesser von 2.400 mm und einen Außendurchmesser von 3.000 mm und ist mit mineralischer Dämmwolle auf etwa 100 kg/m3 ausgestopft. Die Innenseite der Ofenwand besteht aus einem 1 mm starken Blechmantel aus Werkstoff 1.4713, der zur Versteifung und zur Längenkompensation mit Quersicken versehen ist. Die Brennkammer für eine Holzeinblasfeuerung und alle thermisch hoch belasteten Ofeneinbauten sind aus Werkstoff 1.4762 gefertigt. Die gesamte Wärmetauscherfläche beträgt etwa 180 m2. Die maximale Verdampfungsleistung beträgt für Wasser je nach Gut und Wandtemperatur ca. 1.200 bis 2.400 kg/h. Danach wird die Feuerungsleistung je nach den konkreten Gegebenheiten auf 0,99 bis 2,7 MW ausgelegt, wobei grundsätzlich jder Brennstoff möglich ist. Der spezifische Stromverbrauch des Saugzuges beträgt 0,01 bis 0,06 kWh/ kg Wasserverdampfung. Der Schleifenreaktor mit Ofenwand ist das größte Einzelteil für die Montage und bereitet mit 3.000 x 3.000 x 16.000 mm Abmessungen keinerlei Probleme für den Straßentransport.
  • Die nassen Hackschnitzel werden aus dem Bunker mittels Schubboden ausgetragen zum Windsicher, wo der Feinanteil nach dem jeweiligen Wärmebedarf des Trockners mittels Transportluft ausgetragen und in eine Vorofenfeuerung eingeblasen wird.
  • Die vom Feingut abgetrennten Hackschnitzel gelangen über ein Förderband in den Dämpfer, wo das grobkörnige Haufwerk gut von Brüdendampf durchströmt wird. Die kondensierten Brüden und das aus den Hackschnitzeln abgelaufene Wasser werden einer biologischen Reinigung zugeführt. Aus den im Dämpfer entstaubten Brüden wird je nach sonstigen Wärmebedarf in einem Kondensator Abwärme mit 80 °C Vorlauftemperatur zurückgewonnen.
  • Die gedämpften heißen Hackschnitzel werden einen Doppelschneckenextruder der Firma LEHMANN MASCHINENBAU GMBH JOCKETA zur Zerfaserung zugeführt und gelangen von dort mit einer Förderschnecke in das Saugrohr des Trockners.
  • Im Schleudertrockner wird das Holzfaser-Brüden-Gemisch an der tiefsten Stelle der Sammelvorrichtung in das Saugrohr angesaugt, wobei oberhalb der Sammelvorrichtung in das Saugrohr auch das frische Material zugeführt wird. Oberhalb des Saugrohres ist ein Transportlaufrad, wie es aus der Späneförderung bekannt ist, mit senkrecht stehender Achse im Verteilerkopf hängend angebracht. Der Verteilerkopf entspricht dem Gehäuse eines Radialbgebläses mit dem Unterschied, dass er mehrere um eine Symmetriedrehachse angeordnete Abgänge besitzt, hier acht Stück. Das Transportlaufrad schleudert das angesaugte Holzfaser-Brüden-Gemisch durch die Abgänge des Verteilerkopfes mit tangentialem Eintritt in die Fallrohre, wo die Holzfasern gegen die Wand geschleudert auf einer Spiralbahn abwärts fallen und gemeinsam mit den umgewälzten Brüden in die Sammelvorrichtung gelangen, wo sie wieder angesaugt werden.
  • Am Boden der Sammelvorrichtung sorgt ein Bodenrührwerk dafür, dass sich kein Holzfaserstoff absetzt und dafür, dass ständig Holzfasern in den Abgang transportiert werden, von wo sie mit den Brüden zum Zyklonabscheider gelangen.
  • Die Einblasfeuerung ist als Vorofen ausgebildet, damit bei dem Feinanteil der nassen Hackschnitzel die für eine saubere Verbrennung notwendige Brennkammertemperatur erreicht wird. Der eigentliche Ofenraum des Schleudertrockners steht auf der halbkugelförmigen Sammelvorrichtung des Schleifenreakorts und umhüllt den gesamten übrigen Teil des Schleifenreaktors, bis auf den Antrieb des Transportlaufrades. Die etwa 400 °C heißen Abgase des Ofens werden im Luftvorwärmer auf etwa 200 °C Schomsteintemperatur abgekühlt.
  • Beispiel 2: Verfahren zur Herstellung von Brennstoffpellets aus nassen Sägespänen.
  • Von einem regelbaren Beschickungsband wird der pneumatische Schieudertrockner über eine Zellenradschleuse in deinem pneumatischen Baypass mit Sägespänen beschickt. In einem Zyklonabscheider werden die getrockneten Sägespäne von den Brüden getrennt und über eine Zellenradschleuse direkt einer Pelletpresse der Firma MÜNCH, RATINGEN zugeführt. Der optimale Trocknungsgrad der Sägespäne wird nach dem Aussehen der Pellets beurteilt und die Geschwindigkeit des Beschickungsbandes entsprechend erhöht oder verringert. Durch die Heißdampf-Kurzzeit-Trocknung entfällt die sonst erforderliche Konditionierung und der zwischenpuffer
  • Beispiel 3: Verfahren zur energieautarken Klärschlammtrocknung mit direkter Verbrennung und optionaler Phosphatrückgewinnung.
  • Die organische Trockensubstanz (oTS) von kommunalem Klärschlamm hat etwa den Heizwert wie trockenes Holz. Mit Filterpressen oder Zentrifugen mechanisch entwässerter Klärschlamm mit mindestens 20 % oTS kann daher autotherm verbrannt werden. Nach dem Stand der Technik wird der Klärschlamm dazu getrocknet und das Trockengut kann für die Beheizung des Trockners verbrannt werden. Da der Klärschlamm beim Trocknen eine sogenannte Leimphase durchläuft, muss er für die Trocknung in Konvektionstrocknem durch Rückvermischung mit Trockengut auf über 60 % TS eingestellt werden. Durch die innere Produktrückführung ist der erfindungsgemäße pneumatische Schleudertrockner hierfür bestens geeignet. In die Sammelvorrichtung wird ein Knetwerk eingebaut, welches die Vermischung zu krümeliger Konsistenz bewirkt.
  • Der staubförmige trockene Klärschlamm wird in einem Zyklon vom Brüdendampf grob getrennt und mit vorgewärmter Luft in einen Wirbelstrombrenner der GIV MBH, HALLE sehr sauber verbrannt Die staubigen Brüden werden direkt der Sekundärbrennkammer zugeführt und somit thermisch gereinigt. Mit den vollständig ausgebrannten Rauchgasen wird der Dampferzeuger beheizt. Der Dampfmotor des Stromerzeugers wird mit 16 bar Gegendruck betrieben und der Trockner fungiert ats Kondensator.
  • Durch die Monoverbrennung kann die Asche von Klärschlamm ohne Schwermetallbelastung direkt als biocidfreier Phosphatdünger verwendet werden, ansonsten ist eine weitergehende Aufbereitung für die Phosphatrückgewinnung erforderlich.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Trocknen von Gütern in einem indirekt beheizten Schleudertrockner, wobei das Trockengut im Fallstrom durch Zentrifugalkraft gegen die als Wärmetauscher fungierende Reaktorwand geschleudert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trockengut-Brüden-Gemisch mittels ein diese Zentrifugalkraft erzeugendes Transportlaufrad pneumatisch gefördert und innerhalb des Wärmetauschers umgewälzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 mit pneumatischer Zuführung des Trockengutes zum Schleudertrockner, wobei Brüdendampf als Transportmedium verwendet wird, der gegebenenfalls auch überhitzt werden kann, insbesondere in einem Abgaskühler.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 mit Abführung der Kondensationswärme der Brüden, vorzugsweise mit Entsorgung des nicht kondensierbaren Anteils der Brüden über die Feuerung des Schleudertrockners.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 mit nachgeschalteter pneumatischer Förderung zur Abwärmenutzung durch Verdunstungskühlung, wobei die verwendete Transportluft vorzugsweise der Feuerung des Schleudertrockners zugeführt wird.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei ein Schlendertrockner oder eine Kaskade von Schleudertrockner mit pneumatischer Umwälzung durch ein oder mehrere Transportlaufrad/-räder und im Bereich des/der Fallstromes/-ströme eine mittels Wärmeträgermedium beheizte Reaktorwand aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Schleudertrockner direkt in einem Ofen steht, welcher mit den Rauchgasen einer Feuerung oder mit heißen Abgasen beheizbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Schleudertrockner im Bereich des/der Fallstromes/-ströme indirekt mit Dampf beheizbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Schleudertrockner im Wesentlichen aus einem stehenden zylindrischen Behälter und einem freiblasenden Saugzug mit Saugrohr besteht, wobei der Saugzug so angeordnet ist, dass mittels Saugrohr über dem Boden des Behälters Trockengut-Brüden-Gemisch angesaugt werden kann und durch das freiblasende Transportlaufrad des Saugzuges Trockengut gegen den obersten Teil der Wand des zylindrischen Behälters geschleudert werden kann.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Schleudertrockner mehrere Fallrohre besitzt, die oben über tangentiale Einströmöffnungen mit einem Verteilerkopf verbunden sind, welcher über eine Transportleitung mit der unter den Fallrohren angeordneten Sammelvorrichtung verbunden ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 mit einem oder mehreren Bodenrührwerken zur Verhinderung von Ablagerungen am Boden des Schleudertrockners und gegebenenfalls auch im unteren Teil des Saugrohres und gegebenenfalls auch mit Rührwerksbeschaufelung zur Beförderung von Trockengut zum Saugrohr und/oder zum Abgang.
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