EP2202474B1 - Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage - Google Patents

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EP2202474B1
EP2202474B1 EP08022360A EP08022360A EP2202474B1 EP 2202474 B1 EP2202474 B1 EP 2202474B1 EP 08022360 A EP08022360 A EP 08022360A EP 08022360 A EP08022360 A EP 08022360A EP 2202474 B1 EP2202474 B1 EP 2202474B1
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EP
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wood
exhaust gas
convection part
radiation
combined radiation
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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
    • F26B23/028—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
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/10—Heating arrangements using tubes or passages containing heated fluids, e.g. acting as radiative elements; Closed-loop systems
    • 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
    • F26B2200/24—Wood particles, e.g. shavings, cuttings, saw dust

Definitions

  • the invention relates to a wood shredder drying plant according to the preamble of claim 1 and a method for drying wood shredded products.
  • Wood shredder drying equipment is used to dry wood shredded products prior to further processing.
  • material is burned in the combustion vessel, which is obtained in the production of wood-based panels as waste, such as bark, wood fibers or residual waste.
  • the flue gas temperature is further increased via the additional firing, which is, for example, a gas firing.
  • thermal oil can be used as an energy source in production processes, for example when pressing wood-based panels.
  • a disadvantage of the drying system described is that ash components of the flue gas can be deposited in the heat exchangers, which requires a high maintenance.
  • a method of firing a boiler designed for oil or gas firing with a dusty fuel is known.
  • the document refers to the prior art, in which rising flame gases have a low speed of 6 to 10 m / s, which is considered a disadvantage.
  • a disadvantage of this embodiment is that ash particles can settle in the furnace, which leads to an increased standstill risk of the system.
  • a tobacco dryer which has a water evaporator.
  • the gentle drying of the tobacco is in the foreground, but not as in wood crushing product drying equipment efficiency.
  • a device for producing superheated steam is known in which downstream of a heat exchanger, an ash separator is provided in the form of a cyclone separator.
  • a disadvantage of known wood shredder drying systems is that ash constituents of the flue gas can be deposited in the heat exchangers. This results in a high maintenance, the downtime of the plant after pulls that reduce the effectiveness of the plant. In the worst case, the deposits are so strong that an accident can occur as a result of which thermal oil can escape and ignite. This can even lead to the destruction of the solid fuel firing.
  • the invention has for its object to provide a wood shredder-drying plant, with a continuous operation in combustion, inter alia, wood fibers with high moisture content with reduced maintenance is safe and high efficiency possible.
  • the invention solves the problem by a Holzzerkleinticiansprodükt-drying plant according to claim 1.
  • the invention solves the problem by a method according to claim 10.
  • An advantage of the invention is that existing equipment can be easily retrofitted. Existing wood shredder drying systems often have a combustion boiler that is poorly modifiable. By the downstream, combined radiation and convection part of the old combustion boiler can continue to be used and it also achieves a high level of operational safety. It is also advantageous that the combined radiation and convection part makes it possible to lower the flow velocity of the flue gas so far that a large proportion of the ash constituents fails. The combined radiation and convection part thus also acts as an ash separator, so that virtually no further formation of deposits can occur in a possibly downstream pure convection part. As a result, the reliability of the system is significantly increased.
  • a combustion vessel is understood to mean, in particular, any technical device which is set up for burning wood and / or wood-based materials, as well as wood chips, wood chips, barks and / or residual waste.
  • the apparatus for burning wood and / or wood materials may be for example a traveling grate, which is also referred to as a feed grate.
  • the combustion boiler is a fluidized bed boiler in which the wood waste is burned in a fluidized bed.
  • the additional firing may be, for example, a gas firing.
  • a combined radiation and convection part is understood in particular to mean a component of the drying plant in which the heat transfer between the smoke and the radiation and convection part is neither dominantly due to heat radiation nor dominant to heat conduction.
  • Pure radiation parts and pure convection parts are optimized for their respective task. For example, in radiation parts trying to avoid turbulence of the flue gas in order not to slow down the flue gas unnecessarily.
  • the radiation part is essentially advantageous only in the case of very hot flue gases, since the power transmitted by heat radiation increases in the fourth power with the absolute temperature.
  • the most turbulent flow possible is sought, since then the heat transfer coefficient is particularly high. But that leads to losses in the flow velocity.
  • the at least one combined radiation and convection part is designed so that the flue gas initially flows vertically upwards and subsequently vertically downwards.
  • the advantage of this is that the hot flue gas in the section in which it flows vertically upward, can have a high flow velocity, since the heat is released to a large extent via heat radiation to heat exchanger tubes.
  • the flow velocity may be reduced and optionally more turbulent, which may cause ash particles to precipitate.
  • the flue gas is already moving downwards, so that the deposition of the ash particles is promoted.
  • the combined radiation and convection part has a radially inner riser channel and a fall channel radially surrounding the riser channel. This ensures that the flow rate drops sharply when the flue gases pass from the riser channel into the drop channel. If baffles are arranged in the fall channel to swirl the flue gas stream for a better convective heat transfer, the energy losses are therefore lower. Namely, a reduction in the flow velocity means the less energy loss, the lower the overall flow velocity is, because the flow energy depends quadratically on the flow velocity.
  • the combined radiation and convection part is particularly compact if the riser channel and the drop channel have a common wall.
  • the common wall is at least partially formed by heat exchanger tubes. This is achieved, for example, in that the combined radiation and convection part has a pipe-web-pipe structure at this point. But it is also possible that the heat exchanger tubes are mounted on the common wall.
  • the combined radiation and convection part is designed such that a flow velocity of the flue gas, at least in a possibly existing drop channel, is less than 19 m / sec, for example about 18 m / sec. It has been shown that such a particularly efficient ash separation with simultaneous high heat transfer between the flue gas and the thermal oil is possible.
  • the flow rate of the flue gas before entering the combined radiation and convection part is greater than 22 m / sec and is for example 24 m / sec. If the combined radiation and convection part has a riser channel, the flow velocity there may also be above 22 m / sec. The advantage of this is that heat losses between the combustion boiler and the combined radiation and convection are avoided and an ash separation is suppressed before the fall channel by the high flow rate.
  • a pure radiation part is arranged between the combustion boiler and the combined radiation and convection part.
  • the flue gas flows in the radiation part from top to bottom.
  • particularly hot thermal oil can be generated
  • the heat content of the flue gas is utilized particularly efficiently.
  • the combined radiation and convection part acts as ash separator and has an automatic ash removal. This is to be understood that in particular more than 85% of the ash leaving the combustion boiler is deposited in the combined radiation and convection part.
  • the wood shred product drying plant preferably comprises at least two combined radiation and convection parts, which are connected in such a way that their flue gases are brought together before they enter the at least one convection part. In this way, the system can be operated continuously, even if one of the combined radiation and convection parts is serviced.
  • the combustion boiler ie the immediate vicinity of the firing point, to be burned in the wood particles to comprise heat exchanger pipes through which thermal oil flows.
  • the combustion boiler does not have to have such heat exchanger tubes. It is thus possible to clean the combustion boiler particularly easy, since it does not have to be taken into account on sensitive heat exchanger tubes.
  • Known wood crushing product drying plants generally have a mixing chamber in which a portion of the flue gas is removed immediately behind the combustion boiler. This hot gas is passed through multicyclones and sent directly to the dryer to raise the temperature. Disadvantages are the high costs for the mixing chamber, which according to a preferred embodiment of the invention are avoided in that the wood shredder drying plant comprises a controllable branching device which is arranged to remove flue gas from the combined radiation and convection section.
  • This branching device is easy to implement and therefore inexpensive.
  • the branching device is designed to direct the flue gas in a path to the dryer, in which no cooling heat exchanger is arranged.
  • a flue gas cleaning device is arranged, for example a multi-cyclone.
  • the branching device is arranged so that it takes the flue gas in the flow direction behind the riser channel and in particular before the drop channel.
  • the branching device is arranged to remove the flue gas behind the combined radiation and convection part.
  • a method according to the invention it is preferably provided that air is added to the flue gas behind the combined radiation and convection part and that the resulting dry gas mixture is subsequently passed into the dryer. But it is not necessary that the air is mixed directly behind the combined radiation and convection part. If a pure convection section is still connected downstream, air is preferably mixed in behind it. This makes it possible to control the total amount of dry gas required, simply and independently of the combustion vessel.
  • the flue gas temperature of the flue gas when entering the combined radiation and convection part is above 850 ° C.
  • the exhaust gas temperature is below about 600 ° C in particular. In this way it is achieved that a particularly large amount of energy is taken from the flue gas.
  • the flue gases remain for a certain time in the combined radiation and convection part, whereby the ash deposition is promoted.
  • FIG. 1 shows a Holzzerkleineruhgs slaughter-drying plant 10 according to the invention, which is hereinafter referred to briefly as a drying plant.
  • the drying plant 10 comprises a combustion boiler 12 with a device for burning wood waste in the form of a traveling grate 14, a supplementary firing 16, which is operated with gas, and a supply line 18 to a only in FIG. 4 marked dryer for wood shredded products.
  • the drying plant 10 is for example part of a production plant for wood-based panels.
  • the combustion boiler 12 is designed for a thermal output of 42 megawatts and a combustion temperature of more than 850 ° C, in the present case 950 ° C.
  • Emerging flue gas 20 is, as indicated by the arrow P1, passed through a flue gas duct 22 in a combined radiation and convection 24.
  • the flue gas 20 enters the bottom of the radiation and convection part 24 and flows in a radially inner riser channel 26 upwards.
  • the riser 26 is bounded by heat exchanger tubes 28 radially outward.
  • a header 30 changes the flue gas 20 its flow direction and flows in a fall channel 32 vertically downward, as indicated by the arrows P2.
  • the drop channel 32 surrounds the riser channel 26 radially.
  • the riser 26 has a riser channel cross-sectional area A 26 which is smaller than a drop channel cross-sectional area A 32 . This reduces a flow velocity v 26 in the riser channel 26, which is about 24 m / sec, to a flow velocity v 32 of about 18 m / sec. Due to the different flow velocities v 26 and v 32 prevails in the riser 26, the heat transfer by heat radiation, in the case channel 32, however, outweighs the heat transfer by convection.
  • the flow velocity v of the flue gas is always greater than 22 m / sec, which ensures that the ash particles 34 hardly deposit on the insides of the flue gas duct 22.
  • the flow velocity v 32 is so low that the ash particles settle to the bottom, as indicated by the ash particles 34.4 and 34.5, where they are drawn off via an automatic ash removal not shown.
  • the now ash-poor flue gas 20 passes through a second supply line 36 in downstream pure convection parts 38.1, 38.2, in which further heat exchanger tubes 40 are provided and the flue gas 20 to cool further.
  • the flue gas 20 leaves the convection part through a discharge line 42, as the arrows P3 show.
  • FIG. 2 shows a section through the drying plant 10 according to FIG. 1 in the plane BB.
  • FIG. 1 a section along the line AA according to FIG. 2 , It can be seen that the flue gas 20, as indicated by the arrows P1, in Brennkessel 12 flows upwards.
  • FIG. 2 can also be seen that the flue gas 20 initially enters a pure radiation part 44 and flows there from top to bottom.
  • the radiation part 44 is likewise lined with heat exchanger tubes, in which, as with all other heat exchangers, a thermal oil flows and absorbs heat of the flue gas.
  • the flue gas flows out of the radiation part 44 into a first radiation and convection part 24 FIG. 1 is shown, and a second radiation and convection 24.2. Subsequently, the flue gas flows through four pure convection parts 38.1, 38.2, 38.3 and 38.4. In this case, it can be provided that the two pure convection parts 38.1, 38.2 are exposed to flue gas from the radiation and convection part 24.1, whereas the convection parts 38.3 and 38.4 are exposed to flue gas from the radiation and convection part 24.2.
  • the reference numeral 38 designates the convection parts as such.
  • FIG. 3 shows the drying plant 10 with the combustion boiler 12, the supply line 18 and the radiation and convection part 24.1, which has an ash discharge 46. There is provided a branching device 47, which is arranged so that the flue gas 20 can get into a branch line 50. The closer function will be described below.
  • FIG. 4 shows a view from above of a detail of the drying plant 10 according to FIG. 3 with the radiation part 44, the combined radiation and convection parts 24.1. and 24. 2 and the convection parts 38. Also visible are the riser channel 26.1 of the radiation and convection part 24.1 and the riser channel 26.2 of the radiation and convection part 24.2. These components form a flue gas cooling 48 of the drying plant.
  • the branching device 47 comprises a first flap 52.1 and a second flap 52.2.
  • the first flap 52.1 is connected to the radiation and convection part 24.1 such that the flue gas 20 is partially withdrawn from the riser channel 26.1 before it enters the fall channel 32.1.
  • the second flap 52.2 is correspondingly connected to the radiation and convection part 24.2.
  • the flaps 52 are designed so that the amount of extracted flue gas is adjustable.
  • the flue gas 20 is passed by means of the branch line 50 directly to a not shown mixing device, where it is mixed with flue gas, which has previously flowed through at least one of the convection parts 38. Based on the mixing ratio, a temperature of the mixed gas is controlled, which then enters the dryer 49.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Trocknen von Holzzerkleinerungsprodukten. Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlagen werden dazu eingesetzt, um Holzzerkleinerungsprodukte vor der Weiterverarbeitung zu trocknen. Dazu wird in dem Brennkessel Material verbrannt, das bei der Herstellung von Holzwerkstoffplatten als Abfall anfällt, beispielsweise Rinde, Holzfasern oder Restmüll. Gegebenenfalls wird über die Zusatzfeuerung, die beispielsweise eine Gasfeuerung ist, die Rauchgastemperatur weiter angehoben.
  • Da die entstehenden Rauchgase für den Trockner in der Regel zu heiß sind, ist bekannt, die Rauchgase durch Wärmetauscher zu kühlen, in denen Thermalöl strömt. Das hat zudem den Vorteil, dass das erwärmte Thermalöl als Energiequelle in Produktionsprozessen verwendet werden kann, beispielsweise beim Pressen von Holzwerkstoffplatten.
  • Aus der DE 28 45 630 A1 ist eine gattungsgemäße Trocknungsanlage bekannt, bei der der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil Teil des Brennkessels ist.
  • Nachteilig an der beschriebenen Trocknungsanlage ist, dass sich Aschebestandteile des Rauchgases in den Wärmetauschern ablagern können, was einen hohen Wartungsaufwand bedingt.
  • Aus der DE 20 2007 005 195 U1 ist eine heißgasbetriebene Trocknungsvorrichtung bekannt, bei der ein separater Thermalöl-Kessel vorhanden ist. Dieser Thermalöl-Kessel ist als reiner Konvektionsteil ausgebildet und dient gleichzeitig als Ascheabscheider. Nachteilig an dieser Ausführungsform sind die relativ hohen Verwirbelungsverluste im Konvektionsteil, damit dieser als Zyklon wirken kann.
  • Aus der WO 2002/39018 A1 ist ein Verfahren zum Befeuern eines für die Öl- oder Gasfeuerung ausgelegten Kessels mit einem staubförmigen Brennstoff bekannt. In der Druckschrift wird auf den Stand der Technik verwiesen, bei dem aufsteigende Flammgase eine geringe Geschwindigkeit von 6 bis 10 m/s haben, was als Nachteil betrachtet wird. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, dass Aschepartikel sich im Feuerraum absetzen können, was zu einem erhöhten Stillstandsrisiko der Anlage führt.
  • Aus der EP 1 249 181 A2 ist ein Tabaktrockner bekannt, der einen Wasserverdampfer besitzt. Bei einem derartigen Tabaktrockner steht die schonende Trocknung des Tabaks im Vordergrund, nicht aber wie bei Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlagen eine Effizienz.
  • Aus der DE 25 34 092 A1 ist ein liegender Kessel für feste Brennstoffe bekannt. Nachteilig an einem derartigen Kessel ist die Gefahr, dass sich Aschepartikel am Kessel festsetzen und, insbesondere bei hohen Temperaturen, anhaften und Stillstandszeiten verursachen.
  • Aus der DE 25 34 093 A1 ist ein stehender Kessel bekannt. Die Druckschrift enthält keine Angaben darüber, wie entstehende Asche abgeschieden wird.
  • Aus der WO 2007/077293 ist ein Wärmetauscher bekannt, bei dem zu kühlendes Gas über einen radial innen liegenden Steigkanal zugeführt wird und dann radial nach außen über Wände aus Wärmetauscherrohren fließt. Es sind Revisionsklappen zum Entnehmen von Asche vorhanden, ein kontinuierlicher Ascheabzug ist jedoch nicht möglich.
  • Aus der CA 2 441 692 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von überhitztem Dampf bekannt, bei dem abströmseitig hinter einem Wärmetauscher ein Ascheabscheider in Form eines Zyklonabscheiders vorgesehen ist.
  • Nachteilig an bekannten Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlagen ist, dass Aschebestandteile des Rauchgases sich in den Wärmetauschern ablagern können. Daraus ergibt sich ein hoher Wartungsaufwand, der Stillstände der Anlage nach sich zieht, die die Effektivität der Anlage mindern. Schlimmstenfalls sind die Ablagerungen so stark, dass es zu einem Störfall kommen kann, infolge dessen Thermalöl austreten und sich entzünden kann. Das kann sogar zur Zerstörung der Feststofffeuerung führen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage bereitzustellen, mit der ein Dauerbetrieb bei Verbrennung unter anderem von Holzfasern mit hohem Feuchteanteil bei verringertem Wartungsaufwand sicher und bei hohem Wirkungsgrad möglich ist.
  • Die Erfindung löst das Problem durch eine Holzzerkleinerungsprodükt-Trocknungsanlage gemäß Anspruch 1.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10.
  • Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass bestehende Anlagen leicht nachgerüstet werden können. Bestehende Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlagen besitzen häufig einen Brennkessel, der nur schlecht modifizierbar ist. Durch den nachgeschalteten, kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil kann der alte Brennkessel weiter verwendet werden und es wird zudem eine hohe Betriebssicherheit erlangt. Vorteilhaft ist zudem, dass das kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil es erlaubt, die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases so weit abzusenken, dass ein großer Anteil der Aschebestandteile ausfällt. Der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil wirkt damit auch als Ascheabscheider, so dass es in einem möglicherweise nachgeschalteten reinen Konvektionsteil so gut wie nicht mehr zur Bildung von Ablagerungen kommen kann. Dadurch wird die Betriebssicherheit der Anlage deutlich erhöht.
  • Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Brennkessel insbesondere jede technische Vorrichtung verstanden, die zum Verbrennen von Holz und/oder Holzwerkstoffen sowie Holzschnitzeln, Holzspänen, Rinden und/oder Restmüll eingerichtet ist. Die Vorrichtung zum Verbrennen von Holz- und/oder Holzwerkstoffen kann beispielsweise ein Wanderrost sein, der auch als Vorschubrost bezeichnet wird. Alternativ ist der Brennkessel ein Wirbelschichtkessel, in dem die Holzabfälle in einer Wirbelschicht verbrannt werden. Die Zusatzfeuerung kann beispielsweise eine Gasfeuerung sein. Alternativ ist aber auch möglich, beispielsweise Mineralöl oder sonstige Energieträger zu verfeuern.
  • Unter einem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil wird insbesondere eine Komponente der Trocknungsanlage verstanden, bei der die Wärmeübertragung zwischen dem Rauch und dem Strahlungs- und Konvektionsteil weder dominant auf Wärmestrahlung noch dominant auf Wärmeleitung beruht. Reine Strahlungsteile und reine Konvektionsteile sind für ihre jeweilige Aufgabe optimiert. Beispielsweise wird bei Strahlungsteilen versucht, Turbulenzen des Rauchgases zu vermeiden, um das Rauchgas nicht unnötig zu verlangsamen. Der Strahlungsteil ist im Wesentlichen nur bei sehr heißen Rauchgasen vorteilhaft, da die durch Wärmestrahlung übertragene Leistung in vierter Potenz mit der absoluten Temperatur ansteigt. Bei reinen Konvektionsteilen hingegen wird eine möglichst turbulente Strömung angestrebt, da dann der Wärmeübergangskoeffizient besonders hoch ist. Das aber führt zu Verlusten in der Strömungsgeschwindigkeit. Der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil ist damit weder ein reiner Strahlungsteil, noch ein reiner Konvektionsteil. Erfindungsgemäβ ist der mindestens eine kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil so ausgebildet, dass das Rauchgas zunächst vertikal aufwärts und nachfolgend vertikal abwärts strömt. Vorteilhaft hieran ist, dass das heiße Rauchgas in dem Abschnitt, in dem es vertikal aufwärts strömt, eine hohe Strömungsgeschwindigkeit haben kann, da die Wärme zu einem großen Teil über Wärmestrahlung an Wärmetauscherrohre abgegeben wird. In dem Abschnitt, in dem das Rauchgas vertikal abwärts strömt, kann die Strömungsgeschwindigkeit verringert und gegebenenfalls turbulenter sein, was dazu führt, dass Aschepartikel ausfallen können. In diesem Abschnitt bewegt sich das Rauchgas bereits abwärts, so dass das Abscheiden der Aschepartikel gefördert wird.
  • Dadurch, dass das Rauchgas zunächst aufwärts und nachfolgend vertikal abwärts strömt, wird also erreicht, dass Aschepartikel zu einem großen Teil in dem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil abgeschieden werden, was dessen Verschmutzung und die eines etwaig nachgeschalteten reinen Konvektionsteils minimiert und die Ausfallwahrscheinlichkeit der Anlage vermindert.
  • Der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil weist einen radial inneren Steigkanal und einen den Steigkanal radial umgebenden Fallkanal auf. Hierdurch wird erreicht, dass die Strömungsgeschwindigkeit beim Übertritt der Rauchgase vom Steigkanal in den Fallkanal stark absinkt. Sofern im Fallkanal Leitbleche angeordnet sind, um den Rauchgasstrom für eine bessere konvektive Wärmeübertragung zu verwirbeln, sind die Energieverluste daher geringer. Eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit bedeutet nämlich einen umso geringeren Energieverlust, je niedriger die Strömungsgeschwindigkeit insgesamt ist, weil die Strömungsenergie quadratisch von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt.
  • Vorteilhaft ist zudem, dass, wie oben beschrieben, in dem Fallkanal die Schwerkraft und die Strömungsgeschwindigkeit die Aschepartikel zum Ausfallen bringen.
  • Der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil ist besonders kompakt, wenn der Steigkanal und der Fallkanal eine gemeinsame Wand besitzen. Besonders bevorzugt ist die gemeinsame Wand zumindest teilweise durch Wärmetauscherrohre gebildet. Das wird beispielsweise dadurch erreicht, dass der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil an dieser Stelle einen Rohr-Steg-Rohr-Aufbau besitzt. Es ist aber auch möglich, dass die Wärmetauscherrohre auf der gemeinsamen Wand befestigt sind.
  • Der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil ist so ausgebildet, dass eine Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases zumindest in einem etwaig vorhandenen Fallkanal unter 19 m/sec liegt, beispielsweise bei ungefähr 18 m/sec. Es hat sich gezeigt, dass so eine besonders effiziente Ascheabscheidung bei gleichzeitig hohem Wärmeübergang zwischen dem Rauchgas und dem Thermalöl möglich ist.
  • Zusätzlich ist die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases vor Eintritt in den kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil größer als 22 m/sec und liegt zum Beispiel bei 24 m/sec. Wenn der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil über einen Steigkanal verfügt, kann die Strömungsgeschwindigkeit dort ebenfalls oberhalb von 22 m/sec liegen. Vorteilhaft hieran ist, dass Wärmeverluste zwischen dem Brennkessel und dem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil vermieden werden und eine Ascheabscheidung vor dem Fallkanal durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit unterdrückt wird.
  • Es ist vorgesehen dass zwischen dem Brennkessel und dem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil ein reines Strahlungsteil angeordnet ist. Das Rauchgas strömt in dem Strahlungsteil von oben nach unten. Auf diese Weise kann einerseits besonders heißes Thermalöl erzeugt werden, andererseits wird der Wärmeinhalt des Rauchgases besonders effizient ausgenutzt.
  • Besonders günstig ist es, dass der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil als Ascheabscheider wirkt und einen automatischen Ascheabzug aufweist. Hierunter ist zu verstehen, dass im kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil insbesondere mehr als 85% der Asche abgeschieden werden, die den Brennkessel verlässt.
  • Bevorzugt umfasst die Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage zumindest zwei kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteile, die so verbunden sind, dass deren Rauchgase vor dem Eintreten in den mindestens einen Konvektionsteil zusammengeführt werden. Auf diese Weise kann die Anlage kontinuierlich betrieben werden, auch wenn einer der kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteile gewartet wird.
  • Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass der Brennkessel, also die unmittelbare Umgebung der Feuerungsstelle, in der Holzpartikel verbrannt werden, mit Thermalöl durchflossene Wärmetauscherrohre umfasst. Insbesondere ist es vorteilhaft an der Erfindung, dass der Brennkessel keine derartigen Wärmetauscherrohre aufweisen muss. Es ist damit möglich, den Brennkessel besonders leicht zu reinigen, da nicht auf empfindliche Wärmetauscherrohre Rücksicht genommen werden muss.
  • Bekannte Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlagen weisen in der Regel eine Mischkammer auf, in der unmittelbar hinter dem Brennkessel ein Teil des Rauchgases entnommen wird. Dieses heiße Gas wird über Multizyklone geführt und direkt zum Trockner geleitet, um dort die Temperatur anzuheben. Nachteilig sind die hohen Kosten für die Mischkammer, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch vermieden werden, dass die Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage eine steuerbare Abzweigvorrichtung umfasst, die angeordnet ist zum Entnehmen von Rauchgas aus dem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil. Diese Abzweigvorrichtung ist einfach zu realisieren und damit kostengünstig. Vorzugsweise ist die Abzweigvorrichtung ausgebildet, um das Rauchgas in einem Pfad zum Trockner zu leiten, in dem kein abkühlender Wärmetauscher angeordnet ist. So kann besonders heißes Rauchgas in den Trockner eingebracht werden. Vorzugsweise ist in dem Pfad vor dem Trockner eine Rauchgasreinigungsvorrichtung angeordnet, beispielsweise ein Multizyklon.
  • Vorzugsweise ist die Abzweigvorrichtung so angeordnet, dass sie das Rauchgas in Strömungsrichtung hinter dem Steigkanal und insbesondere vor dem Fallkanal entnimmt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Abzweigvorrichtung angeordnet ist zum Entnehmen des Rauchgases hinter dem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist bevorzugt vorgesehen, dass dem Rauchgas hinter dem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil Luft beigemischt wird und dass das entstehende Trockengasgemisch anschließend in den Trockner geleitet wird. Es ist aber nicht notwendig, dass die Luft direkt hinter dem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil zugemischt wird. Sofern noch ein reiner Konvektionsteil nachgeschaltet ist, wird Luft bevorzugt dahinter zugemischt. Das ermöglicht es, die benötigte Gesamtmenge an Trockengas einfach und unabhängig vom Brennkessel zu regeln.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Rauchgastemperatur des Rauchgases beim Eintritt in den kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil über 850 °C. Beim Austritt aus dem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil liegt die Rauschgastemperatur insbesondere unter ca. 600 °C. Auf diese Weise wird erreicht, dass eine besonders große Energiemenge dem Rauchgas entnommen wird. Zudem verbleiben die Rauchgase eine gewisse Zeit im kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil, wodurch die Ascheabscheidung gefördert wird.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
    • Figur 1
    eine Schemazeichnung einer erfindungsgemäßen Holzzerkleinerungs- produkt-Trocknungsanlage von der Seite,
    Figur 2
    die Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage gemäß Figur 1 in einem Schnitt von oben,
    Figur 3
    eine detaillierte Zeichnung der Trocknungsanlage gemäß den Figuren 1 und 2 von der Seite und
    Figur 4
    die Trocknungsanlage gemäß Figur 3 in einer Ansicht von oben.
  • Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Holzzerkleineruhgsprodukt-Trocknungsanlage 10, die im Folgenden kurz als Trocknungsanlage bezeichnet wird. Die Trocknungsanlage 10 umfasst einen Brennkessel 12 mit einer Vorrichtung zum Verbrennen von Holzabfällen in Form eines Wanderrosts 14, einer Zusatzfeuerung 16, die mit Gas betrieben wird, und einer Zuleitung 18 zu einem nur in Figur 4 eingezeichneten Trockner für Holzzerkleinerungsprodukte. Die Trocknungsanlage 10 ist beispielsweise Teil einer Produktionsanlage für Holzwerkstoffplatten.
  • Der Brennkessel 12 ist ausgelegt für eine thermische Leistung von 42 Megawatt und eine Verbrennungstemperatur von mehr als 850 °C, im vorliegenden Fall nämlich 950 °C. Entstehendes Rauchgas 20 wird, wie durch den Pfeil P1 angedeutet, durch eine Rauchgasleitung 22 in einen kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil 24 geführt.
  • Das Rauchgas 20 tritt unten in den Strahlungs- und Konvektionsteil 24 ein und strömt in einem radial inneren Steigkanal 26 nach oben. Der Steigkanal 26 wird von Wärmetauscherrohren 28 nach radial außen begrenzt. In einem Kopfbereich 30 ändert das Rauchgas 20 seine Strömungsrichtung und strömt in einem Fallkanal 32 vertikal abwärts, wie durch die Pfeile P2 angedeutet ist. Der Fallkanal 32 umgibt den Steigkanal 26 radial.
  • Der Steigkanal 26 besitzt eine Steigkanal-Querschnittsfläche A26, die kleiner ist als eine Fallkanal-Querschnittsfläche A32. Dadurch vermindert sich eine Strömungsgeschwindigkeit v26 im Steigkanal 26, die etwa 24 m/sec beträgt, auf eine Strömungsgeschwindigkeit v32 von etwa 18 m/sec. Durch die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten v26 bzw. v32 überwiegt im Steigkanal 26 die Wärmeübertragung durch Wärmestrahlung, im Fallkanal 32 hingegen überwiegt die Wärmeübertragung durch Konvektion.
  • Das Rauchgas 20, das vom Brennkessel 12 kommt, führt eine Vielzahl von Ascheteilchen 34.1, 34.2, ... mit. Zwischen dem Brennkessel 12 und dem Fallkanal 32 ist die Strömungsgeschwindigkeit v des Rauchgases stets größer als 22 m/sec, wodurch erreicht wird, dass sich die Ascheteilchen 34 kaum an Innenseiten der Rauchgasleitung 22 ablagern. Im Fallkanal 32 des kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteils 24 ist die Strömungsgeschwindigkeit v32 jedoch so gering, dass die Ascheteilchen sich, wie durch die Ascheteilchen 34.4 und 34.5 angedeutet, am Boden absetzen und dort über einen nicht eingezeichneten automatischen Ascheabzug abgezogen werden.
  • Das nunmehr aschearme Rauchgas 20 gelangt über eine zweite Zuleitung 36 in nachgeschaltete reine Konvektionsteile 38.1, 38.2, in denen weitere Wärmetauscherrohre 40 vorgesehen sind und das Rauchgas 20 weiter abkühlen. Das Rauchgas 20 verlässt den Konvektionsteil durch eine Ableitung 42, wie die Pfeile P3 zeigen.
  • Figur. 2 zeigt einen Schnitt durch die Trocknungsanlage 10 gemäß Figur 1 in der Ebene B-B. Umgekehrt ist Figur 1 ein Schnitt entlang der Linie A-A gemäß Figur 2. Es ist zu erkennen, dass das Rauchgas 20, wie durch die Pfeile P1 angedeutet, im Brennkessel 12 nach oben strömt.
  • In Figur 2 ist zudem zu erkennen, dass das Rauchgas 20 zunächst in einen reinen Strahlungsteil 44 eintritt und dort von oben nach unten strömt. Der Strahlungsteil 44 ist ebenfalls mit Wärmetauscherrohren ausgekleidet, in denen, wie bei allen anderen Wärmetauschern auch, ein Thermoöl strömt und Wärme des Rauchgases aufnimmt.
  • Das Rauchgas strömt aus dem Strahlungsteil 44 in einen ersten Strahlungs- und Konvektionsteil 24.1, der in Figur 1 gezeigt ist, und einen zweiten Strahlungs- und Konvektionsteil 24.2. Anschließend strömt das Rauchgas durch vier reine Konvektionsteile 38.1, 38.2, 38.3 und 38.4. Dabei kann vorgesehen sein, dass die beiden reinen Konvektionsteile 38.1, 38.2 mit Rauchgas vom Strahlungs- und Konvektionsteil 24.1 beaufschlagt werden, wohingegen die Konvektionsteile 38.3 und 38.4 mit Rauchgas vom Strahlungs- und Konvektionsteil 24.2 beaufschlagt werden. Im Folgenden bezeichnet das Bezugszeichen 38 die Konvektionsteile als solche.
  • Figur 3 zeigt die Trocknungsanlage 10 mit dem Brennkessel 12, der Zuleitung 18 und dem Strahlungs- und Konvektionsteil 24.1, das einen Ascheabzug 46 besitzt. Es ist eine Abzweigvorrichtung 47 vorgesehen, die so angeordnet ist, dass das Rauchgas 20 in eine Abzweigleitung 50 gelangen kann. Die nähere Funktion wird weiter unten beschrieben.
  • Figur 4 zeigt eine Ansicht von oben auf ein Detail der Trocknungsanlage 10 gemäß Figur 3 mit dem Strahlungsteil 44, den kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteilen 24.1. und 24. 2 und den Konvektionsteilen 38. Zu erkennen sind zudem der Steigkanal 26.1 des Strahlungs- und Konvektionsteils 24.1 und der Steigkanal 26.2 des Strahlungs- und Konvektionsteils 24.2. Diese Komponenten bilden eine Rauchgaskühlung 48 der Trocknungsanlage.
  • Aus der Ableitung 42 strömendes Rauchgas 20 strömt in einen schematisch eingezeichneten Trockner 49, in dem Holzzerkleinerungsprodukte, beispielsweise Holzspäne, getrocknet werden. Das in den Wärmetauscherrohren zirkulierende Thermalöl wird zu nicht eingezeichneten Pressen geleitet, um diese anzutreiben und abgekühlt wieder in die Wärmetauscher zurückzuströmen.
  • Die Abzweigvorrichtung 47 umfasst eine erste Klappe 52.1 und eine zweite Klappe 52.2. Die erste Klappe 52.1 ist so mit dem Strahlungs- und Konvektionsteil 24.1 verbunden, dass das Rauchgas 20 teilweise aus dem Steigkanal 26.1 kommend abgezogen wird, bevor es in den Fallkanal 32.1 gelangt. Die zweite Klappe 52.2 ist entsprechend mit dem Strahlungs- und Konvektionsteil 24.2 verbunden. Die Klappen 52 sind so ausgebildet, dass die Menge des entnommenen Rauchgases regelbar ist.
  • Das Rauchgas 20 wird mittels der Abzweigleitung 50 direkt zu einer nicht eingezeichneten Mischvorrichtung geleitet, wo es mit Rauchgas gemischt wird, das zuvor zumindest eines der Konvektionsteile 38 durchströmt hat. Anhand des Mischungsverhältnisses wird eine Temperatur des Mischgases gesteuert, das dann in den Trockner 49 gelangt.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Trocknungsanlage
    12
    Brennkessel
    14
    Wanderrost
    16
    Zusatzfeuerung
    18
    Zuleitung
    20
    Rauchgas
    22
    Rauchgasleitung
    24
    Strahlungs- und Konvektionsteil
    26
    Steigkanal
    28
    Wärmetauscherrohr
    30
    Kopfbereich
    32
    Fallkanal
    34
    Ascheteilchen
    36
    zweite Zuleitung
    38
    Konvektionsteil
    40
    Wärmetauscherrohr
    42
    Ableitung
    44
    Strählungsteil
    46
    Ascheabzug
    47
    Abzweigvorrichtung
    48
    Rauchgaskühlung
    49
    Trockner
    50
    Abzweigleitung
    52
    Klappe
    A26
    Steigkanal-Querschnittsfläche
    A32
    Fallkanal-Querschnittsfläche
    V26
    Strömungsgeschwindigkeit im Steigkanal
    V32
    Strömungsgeschwindigkeit im Fallkanal

Claims (10)

  1. Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage, insbesondere für Holzschnitzel, Holzspäne oder Holzfasern, mit
    (a) einem Brennkessel (12), der
    (i) eine Vorrichtung (14) zum Verbrennen von Holzabfällen und
    (ii) eine Zusatzfeuerung (16) umfasst,
    (b) einer Rauchgasleitung (22) zum Leiten der beim Verbrennen entstehenden Rauchgase (20) und
    (c) einem Trockner (49) für die Holzzerkleinerungsprodukte, der von der Rauchgasleitung (22) gespeist wird,
    (d) wobei zwischen dem Brennkessel (12) und dem Trockner (49) ein von Thermalöl durchflossener kombinierter Strahlungs- und Konvektionsteil (24) zum Enrvärmen des Thermalöls angeordnet ist,
    (e) wobei der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil (24)
    - einen radial inneren Steigkanal (26) und
    - einen den Steigkanal (26) radial umgebenden Fallkanal (32) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    (f) zwischen dem Brennkessel (12) und dem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil (24) ein Strahlungsteil (44) angeordnet ist, in dem das Rauchgas von oben nach unten strömt, und
    (g) der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil so ausgebildet ist, dass eine Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases vor Eintritt in den kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil (24) über 22 m/s liegt,
    (h) der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil so ausgebildet ist, dass eine Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases im Fallkanal unter 19 m/sec liegt, so dass eine effiziente Ascheabscheidung ermöglicht ist, und
    (i) wobei der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil (24) als Ascheabscheider wirkt und einen automatischen Ascheabzug aufweist und
    (j) wobei der mindestens eine kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil (24) so ausgebildet ist, dass das Rauchgas (20) zunächst vertikal aufwärts und nachfolgend vertikal abwärts strömt.
  2. Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigkanal (26) und der Fallkanal (32) eine gemeinsame Wand besitzen.
  3. Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Wand zumindest teilweise durch Wärmetauscherrohre (28, 40) gebildet ist.
  4. Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil (24) ein Konvektionsteil (38) angeordnet ist.
  5. Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zumindest zwei kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteile (24), die so verbunden sind, dass deren Rauchgase (20) vor dem Eintreten in den mindestens einen Konvektionsteil (38) zusammengeführt werden.
  6. Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine steuerbare Abzweigvorrichtung (47), die angeordnet ist zum Entnehmen eines Teil des Rauchgases (20) aus dem kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil (24).
  7. Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigvorrichtung (47) ausgebildet ist, um das Rauchgas (20) in einem Pfad zum Trockner (49) zu leiten, wobei in dem Pfad kein Wärmetauscher angeordnet ist.
  8. Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigvorrichtung angeordnet ist zum Entnehmen des Rauchgases in Strömungsrichtung hinter dem Steigkanal (26) und insbesondere vor dem Fallkanal (32).
  9. Holzzerkleinerungsprodukt-Trocknungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Regelung, die eingerichtet ist, um eine Temperatur im Trockner (49) zumindest auch mittels eines Stroms an Rauchgas (20) durch die Abzweigvorrichtung (47) zu regeln.
  10. Verfahren zum Trocknen von Holzzerkleinerungsprodukten, insbesondere von Holzschnitzeln, Holzspänen und/oder Holzfasern, mit den Schritten:
    (a) Verbrennen von Holzabfällen, ggf. mit Zusatzfeuerung (16), in einem Brennkessel (12), so dass Rauchgas (20) entsteht,
    (b) Leiten des Rauchgases
    (i) in ein zwischen dem Brennkessel (12) und dem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil (24) angeordneten Strahlungsteil (44), in dem das Rauchgas von oben nach unten strömt, und
    (ii) in einem kombinierten Strahlungs- und Konvektionsteil (24), der
    - einen radial inneren Steigkanal (26) und
    - einen den Steigkanal (26) radial umgebenden Fallkanal (32) aufweist,
    erst nach oben und dann nach unten, wobei sich das Rauchgas (20) abkühlt und ein Thermalöl erwärmt wird, und
    (iii) anschließend durch ein Konvektionsteil, so dass das Rauchgas (20) weiter abkühlt und das Thermalöl erwärmt wird, und
    (c) wobei die Strömungsgeschwindigkeit (v) des Rauchgases (20) vor Eintritt in den kombinierte n Strahlungs- und Konvektionsteil (24) über 22 m/s liegt,
    (d) wobei die Strömungsgeschwindigkeit (v) des Rauchgases im Fallkanal unter 19 m/sec liegt, so dass eine Ascheabscheidung erfolgt,
    (e) wobei der kombinierte Strahlungs- und Konvektionsteil (24) als Ascheabscheider wirkt und einen automatischen Ascheabzug aufweist,
    (f) danach Leiten des Rauchgases (20) in einen Trockner (49) für die Holzzerkleinerungsprodukte.
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