EP3486591B1

EP3486591B1 - Wirbelschichtverdampfungstrockner

Info

Publication number: EP3486591B1
Application number: EP18214410.5A
Authority: EP
Inventors: Gerald Caspers; Hartmut Hafemann; Carsten BONATH; Holger Fersterra
Original assignee: BMA Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG
Current assignee: BMA Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2035-03-09
Also published as: US10330385B2; DK3486591T3; PL3137832T3; EP3137832A1; UA120365C2; RU2673041C2; EP3486591A1; US20170045293A1; DE102014106122A1; EP3137832B1; DK3137832T3; WO2015166358A1; RU2016146789A3; RU2016146789A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Fluiden und/oder Feststoffen aus einem Gemenge partikelförmiger Materialien mit einem Behälter, der einen ringförmigen Prozessraum mit einer Vielzahl von durch Wände voneinander getrennten Zellen, umfassend eine Einlasszelle, Zwischenzellen und eine Auslasszelle, ausbildet, einer Eintragseinrichtungen zum Einbringen des zu behandelnden Gemenges in die Einlasszelle des Prozessraums, einer Austragseinrichtung zum Austragen des behandelten Gemenges aus der Auslasszelle des Prozessraums, einer Lüftereinrichtung zum Zuführen eines ersten Fluidisierungsmittels, insbesondere in Form von überhitztem Dampf, von unten in den Prozessraum durch einen Anströmboden zum Erzeugen einer Wirbelschicht im Prozessraum, einer Erhitzungseinrichtung zur Aufbereitung des ersten Fluidisierungsmittels in Strömungsrichtung vor der Lüftereinrichtung, Drallschaufeln zur Konditionierung der Strömung in dem Behälter vom Prozessraum zu der Erhitzungseinrichtung und zu einem Teil auch zu einem Dampfauslass führt, und einer Entstaubungseinrichtung im Strömungsweg zwischen dem Prozessraum und der Erhitzungseinrichtung, wobei über die Entstaubungseinrichtung Staub zu der Auslasszelle führbar ist. Eine solche Vorrichtung ist insbesondere zum Trocknen von Schüttgütern und Materialien aus der Lebens- und Futtermittelindustrie geeignet, jedoch können auch andere partikelförmige Materialien oder Gemenge daraus mit einer solchen Vorrichtung behandelt werden.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Vorrichtungen des genannten Typs bekannt, die in der Regel überhitzen Dampf als Fluidisierungsmittel einsetzen. Diese so genannten Wirbelschichtverdampfungstrockner werden eingesetzt, um Schüttgut bzw. partikelförmige Materialien von unten mit überhitztem Dampf zu durchströmen und zu fluidisieren, so dass eine Wirbelschicht entsteht. Das zu behandelnde Material wird dabei von einer Eintragszelle, in der das zu behandelnde Material in den Behälter und den Prozessraum eingeführt wird, über nachfolgende Verfahrenszellen bis zu einer Austragszelle gefördert. In der Austragszelle findet keine Anströmung von unten statt, so dass am unteren Ende der Austragszelle das fertig behandelte Material ausgetragen werden kann, beispielsweise über eine Austragsschnecke. Der Behälter ist an dem Austragsende ebenso wie an der Eintragseinrichtung über eine Schleuseneinrichtung abgedichtet, um den Bearbeitungsprozess unter Überdruck ablaufen lassen zu können. Vom Dampf mitgerissene Partikel werden auf dem Weg vom Prozessraum zu einem (Dampf)Ablass unter Einsatz von Drall erzeugenden Schaufeln und einer Entstaubungseinrichtung abgetrennt, um dann den vom Staub befreiten Dampf dem Prozessraum nach erneuter Erhitzung in einer Erhitzungseinrichtung über einen Anströmboden zuzuführen. Solche Einrichtungen sind z.B. aus der EP 1 956 326 B1 , EP 2 146 167 B1 , EP 1 070 223 B1 , US 5,357,686 A , EP 0 153 704 A2 und der EP 2 457 649 A1 bekannt.
Bei den bekannten Vorrichtungen kann es zu unzulässigen Materialansammlungen oder Klumpen im Bereich des Materialeintrags kommen, was schlimmstenfalls zu einem Totalausfall der Vorrichtung führen kann. Zur Behebung einer Verstopfung im Prozessraum muss nämlich die Vorrichtung ausgeschaltet werden, drucklos gemacht und abgekühlt werden, um dann mit Schaufeln oder dergleichen händisch die Verstopfung aufzuheben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass sie eine höhere Betriebssicherheit aufweist. Insbesondere soll eine Verklumpung von zu trocknendem Gut, also dem Gemenge partikelförmiger Materialien, im wesentlichen vermieden werden. Es soll also insgesamt der Durchfluss der Vorrichtung verbessert werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung zum Entfernen von Fluiden und/oder von Feststoffen aus einem Gemenge partikelförmiger Materialien mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen.
Diese Aufgabe wir erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Unterstützung eines Transport des Gemenges von der Einlasszelle zu der Auslasszelle und/oder einer Verwirbelung des Gemenges im Prozessraum der Anströmboden erste Unebenheiten aufweist, und/oder zumindest zeitweise ein zweites Fluidisierungsmittel, insbesondere in Form von überhitztem Dampf, im wesentlichen parallel zum Anströmboden mittels erster Düsen zumindest in die Einlasszelle einspeisbar ist, und/oder erste Strömungsleitglieder oberhalb des Anströmbodens und/oder zweite, Strömungsleitglieder unterhalb des Anströmbodens vorgesehen sind.
Erfindungsgemäß ist die Fläche des Anströmbodens in der Einlasszelle größer als, vorzugsweise doppelt so groß wie, die jeweilige Fläche des Anströmbodens der Zwischenzellen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass in der Einlasszelle ein Vermischen von angetrockneten und feuchten Teilen des Gemenges nach Art eines Rührkessels stattfindet, in den Zwischenzellen zur Vermeidung einer Vermischung feuchter Teile mit angetrockneten Teilen des Gemenges eine Strömungsführung nach Art eines Strömungsrohrs realisiert ist, und in die Auslasszelle kein Fluidisierungsmittel durch den Anströmboden gelangt.
Auch wird vorgeschlagen, dass die Eintragseinrichtung für das Gemenge mit dem Behälter im Bereich der Einlasszelle verbunden ist, vorzugsweise in der Mitte der Höhe der Einlasszelle und/oder in Höhe der oberen Ausläufer der Wirbelschicht.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Eintragseinrichtung das Gemenge aufgelockert durch einen mechanischen Transport, vorzugsweise mittels mechanisch wirkender Paddel, insbesondere eines Schneckenförderers, und/oder vorerwärmt und/oder über
Flugtransport, vorzugsweise durch Beaufschlagung mit einem dritten Fluidisierungsmittel, insbesondere in Form von überhitztem Dampf durch Dampfinjektion in den Schneckenförderer, der Einlasszelle zuführt.
Ferner bevorzugt ist, dass der Anströmboden erste Öffnungen in der Einlasszelle und den Zwischenzellen aufweist, deren Öffnungsverhältnis vorzugsweise von der Einlasszelle in Richtung der Auslasszelle abnimmt.
Erfindungsgemäße Vorrichtungen können dadurch gekennzeichnet sein, dass der Anströmboden die ersten Unebenheiten in Form von vertieft liegenden Ausnehmungen und/oder zumindest über das erste Viertel des Prozessraums aufweist.
Es wird zudem vorgeschlagen, dass der Anströmboden an seinem dem Behälter zugewandten Rand nach oben geneigt und ansonsten im wesentlichen horizontal verlaufend ist, wobei der Rand vorzugsweise mit ersten Öffnungen und/oder ersten Unebenheiten zumindest über das erste Viertel des Prozessraums versehen ist.
Auch kann vorgesehen sein, dass das zweite Fluidisierungsmittel mit einem Druck von mindestens 2 bar über dem mittleren Druck im Behälter und/oder im ersten Viertel des Prozeßraums einspeisbar ist.
Eine Abschirmung der Erhitzungseinrichtung kann vorgesehen sein, wobei vorzugsweise sich die Abschirmung im Prozessraum von oben nach unten konisch aufweitet, die ersten Düsen sich zwischen der Abschirmung und dem Anströmboden erstrecken, und/oder die Abschirmung zweite Öffnungen und/oder zweite Unebenheiten, vorzugsweise in Form von vertieft liegenden Ausnehmungen, aufweist.
Es wird auch vorgeschlagen, dass die Wand zwischen der Auslasszelle und der Einlasszelle sich bis zur Höhe des Anströmbodens nach unten erstreckt, und/oder die Wände zwischen der Einlasszelle und einer ersten Zwischenzelle, zwischen den Zwischenzellen und zwischen der letzten Zwischenzelle und der Auslasszelle einen vertikalen Abstand zu dem Anströmboden, insbesondere zu dem Rand des Anströmbodens aufweisen.
Bevorzugt ist, dass die ersten Strömungsleitglieder zwischen den ersten Düsen bereitgestellt und/oder verstellbar sind.
Mit der Erfindung wird zudem vorgeschlagen, dass erste zweite Strömungsleitglieder in einem Klöpperboden als Teil eines Nachleitapparats der Lüftereinrichtung bereitgestellt sind, wobei vorzugsweise die Lüftereinrichtung ein Gebläse innerhalb des Nachleitapparats umfasst.
Bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass zweite zweite Strömungsleitglieder in einem Klöpperboden bereitgestellt und/oder an dem Nachleitapparat angebracht und/oder verstellbar, vorzugsweise jeweils um eine sich im wesentlichen senkrecht zum Anströmboden oder vertikal erstreckende Drehachse drehbar, sind.
Ebenso bevorzugt ist, dass dritte zweite Strömungsleitglieder an Anströmbodenstützgliedern angebracht und/oder verstellbar, vorzugsweise jeweils um eine sich im wesentlichen parallel zum Anströmboden oder horizontal erstreckende Drehachse drehbar, sind.
Erfindungsgemäß wird auch vorgeschlagen, dass die Anzahl, Ausrichtung und/oder Anordnung der ersten und/der zweiten Öffnungen, der ersten und/oder zweiten Unebenheiten, der ersten Düsen und/oder der ersten und/oder zweiten Strömungsleitgliedern zur gezielten Beaufschlagung des Gemenges mit horizontalen Transportimpulsen in Richtung der Auslasszelle und/oder vertikalen Verwirbelungsimpulsen bestimmt oder veränderbar ist bzw. sind.
Dabei kann vogesehen sein, dass die Ausrichtung, insbesondere der zweiten zweiten und/oder dritten zweiten Strömungsleitglieder, und/oder die Zufuhr von dem zweiten Fluidisierungsmittel zu den ersten Düsen über eine von außerhalb des Behälters bedienbare Verstelleinrichtung veränderbar ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Figur la:: eine perspektivische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 1b:: eine schematische Darstellung der Vorrichtung der Figur 1a;
Figur 2:: eine Längsschnittansicht einer Eintragseinrichtung der Vorrichtung gemäß Figur 1a;
Figuren 3a-3c:: perspektivische Teilansichten des Bodenbereichs der Vorrichtung gemäß Figur 1a;
Figuren 4a und 4b:: perspektivische Teilansichten der Unterseite und Oberseite eines Lochblechs mit Schuppen für die Vorrichtung gemäß Figur la und 1b;
Figur 5a:: eine Draufsicht auf einen Bodenreich eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Nachleitapparat;
Figur 5b:: eine Teilschnittansicht des Bodenbereichs von Figur 5a;
Figur 5c:: eine Ansicht wie Figur 5a mit zusätzlichen, verstellbaren Leitblechen;
Figur 5d:: eine perspektivische Teilansicht des Bodenbereichs der Figur 5c;
Figur 6:: eine perspektivische Ansicht des Bodenbereichs eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Figuren 7a und 7b:: Schnittansichten durch einen Anströmboden der Vorrichtung gemäß den Figuren 5a - 5d.

Die Figuren 1a und 1b zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Wirbelschichtverdampfungstrockners 1000 mit einer Eintragseinrichtung 1 zum Eintragen von zu trocknendem Gut in Form von gepresster Pulpe in einen Behälter 21, der im Bereich seines Bodens 22 einen Prozessraum 23 aufweist. Genauer gesagt wird die Pulpe in den Prozessraum 23 eingeführt, in dem eine Wirbelschicht 2 durch Durchströmung eines Anströmbodens 24 mit überhitztem Dampf zur Trocknung der Pulpe erzeugbar ist. Getrocknete Pulpe kann dann mittels einer Austragseinrichtung 3 aus dem Behälter 21 ausgetragen werden, während von dem Dampf aus dem Prozessraum 23 mitgerissene Partikel innerhalb des Behälters 21 abgetrennt werden, u.a. mittels eines Staubkollektors 4 oberhalb der Wirbelschicht 2. Der von Partikeln befreite Dampf gelangt schließlich teilweise zu einem Dampfauslass 5 und teilweise zu einer Erhitzungseinrichtung, um mittels eines Erhitzers 6 wieder überhitzt zu werden, so dass er erneut unter Zwischenschaltung einer Lüftereinrichtung bzw. eines Gebläse 7 dem Prozessraum 23 durch den Anströmboden 24 hindurch zuführbar ist. Dadurch liegt ein geschlossener Kreislauf eines Teils des Dampfes vor.
Oberhalb des Anströmbodens 24 sind Wände 25 vertikal ausgerichtete angeordnet und erstrecken sich im wesentlichen von einer Außenwandung des Erhitzers 6 bis an eine Wandung des Behälters 21, um Zellen zwischen sich im Prozessraum 23 auszubilden. Die Wände 25 können bis zum Anströmboden 24 hinunter reichen, müssen dann aber Öffnungen aufweisen, oder einen Freiraum zwischen sich und dem Anströmboden 24 ausbilden. Die durch die Wände 25 gebildeten Zellen sind oben offen, so dass der als das Fluidisierungsmittel dienende Dampf von unten nach oben durch die Zellen hindurchströmt und das zu behandelnde Material oder Partikel mitreißt und ggf. in eine nachgeordnete Zelle transportiert.
Es findet eine erste Drallerzeugung zwischen dem Prozessraum 23 und einem Erweiterungskonus 26 über Schaufeln 29 oberhalb der Wände 25 statt. Dadurch wird die vertikale Strömung des Dampfes im Prozessraum 23 umgelenkt, um zu einer Drallströmung im Erweiterungskonus 26 zu führen. Durch die Drallbeaufschlagung wird der Dampf samt damit mitgerissenen Partikeln also auf die Wandung des Behälters 21 gerichtet, wodurch es zu einer Abbremsung der Partikel kommt, nämlich durch Wandreibung, so dass die abgebremsten Partikel dann entlang der Wandung in den Prozessraum 23 zurückfallen.
In dem Erweiterungskonus 26 kommt es zu einer Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit, was zu einer Verbreiterung der Dampfströmung aus den Zellen führt. Der Erweiterungskonus 26 und ein sich an denselben anschließender oberer Bereich 27 weisen keine Einbauten auf, stellen also einen Freiraum dar, in dem sich unter Abtrennung von Partikeln die Strömungen aus den Zellen aufspreizen und sich zumindest teilweise vermischen. Zur Übertragung kinetischer Energie zwecks Verbesserung der Vermischung von Strömungsschichten mit unterschiedlichen thermischen Zuständen wird überhitzter Dampf in den oberen Bereich 27 über Düsen 34 und 35 eingeblasen. Abgetrennte Partikel werden längs der Wandung im Erweiterungskonus 26 über Rippen 36 vertikal abgeführt, während der Rest der Partikel gemeinsam mit dem Dampf in einen Zentralabscheider in Form des Staubkollektors 4 im Deckel 28 des Behälters eintritt. Die Rippen 36 sorgen dabei für eine Abbremsung der Partikel, was das Abscheiden fördert. Die Innenkontur des Deckels 28 ist zur Umlenkung der Strömung ausgeformt.
Nach Vorabscheidung von Partikeln im Freiraum erfolgt die Abscheidung von kleineren Partikeln durch Einströmen des Partikel-Dampfgemisches in den Staubkollektor 4. Schließlich gelangt der abgeschiedene Staub über einen Staubzyklon 33 in eine Auslasszelle 202 im Prozessraum 23.
Die Eintragseinrichtung 1 trägt die zu behandelnde Pulpe in eine erste Zelle in den Prozessraum 23 ein, die im Folgenden als Einlasszelle 201 bezeichnet wird. Die mit der Austragseinrichtung 3 versehene letzte Zelle bzw. Auslasszelle 202 wird nicht oder nur in einem geringen Maße von dem Fluidisierungsmittel durchströmt, so dass von oben oder an dem Anströmboden 24 entlang in diese Zelle 202 eintretendes Material in den Bodenbereich gelangt und über die Austragseinrichtung 3, insbesondere wie in der EP 2 146 167 B1 beschrieben, entfernt werden kann. Um eine gleichmäßige und stetige Fluidisierung in der Wirbelschicht 2 zu gewährleisten, kann eine Prozesssteuerung gemäß der EP 2 457 649 A1 eingesetzt werden.
Die Eintragseinrichtung 1 ist derart angeordnet, dass sie die Pulpe in die Mitte der Einlasszelle 201, in Höhe der oberen Ausläufer der Wirbelschicht 2 einbringt, was gegenüber bekannten Vorrichtungen einen niedrigeren Einbau darstellt. Zudem sorgt sie dafür, dass die Pulpe aufgelockert und vorerwärmt in die Einlasszelle 201 gelangt. Dazu umfasst sie einen Schneckenförderer 400 mit rotierbaren Paddeln 401, wie in Figur 2 dargestellt. In einem Zufuhrbereich 402 wird Naßgut, also zu trocknende Pulpe, zugeführt und unmittelbar mit Dampf aus einer ersten Dampfzufuhr 403 beaufschlagt, und es findet eine Zerkleinerung von verklumpter Pulpe durch mechanischen Energieeintrag der rotierenden Paddel 401 statt. Durch Rotation der Paddel 401 wird die Pulpe aber auch transportiert und während des Transports wieder mit Dampf aus zweiten Dampfzufuhren 404 und 405 beaufschlagt. Durch geeignete Dampfzufuhr kommt es somit im Zufuhrbereich 402 sowie auch bei der sich anschließenden Zerkleinerung von verklumpter Pulpe während des Transports nicht nur zu einer Aufwärmung der Pulpe unter Wasserverdampfung, sondern gleichzeitig jeweils zu Turbulenzen, weshalb tatsächlich dort auch eine Verwirbelung vorliegt. Durch den mechanischen Transport mittels der mechanisch wirkenden Paddel 401 und die Vorerwärmung sowie den Flugtransport mittels der Dampfzufuhr 403-405 gelangt die Pulpe aufgelockert und vorerwärmt in den Prozessraum 23, was der Bildung von weiteren Verklumpungen von Pulpe im Prozessraum 23 entgegen wirkt. Dies läßt ein Verstopfen von Öffnungen, Spalten und dergleichen im Prozessraum 23 vermeiden und stellt einen kontinuierlichen Transport der Pulpe von der Einlasszelle 201 zu der Auslasszelle 202 sicher.
Der Schneckenförderer 400 ist über einen Andockbereich 406 an dem Behälter 21 angebracht und sorgt dafür, dass die Pulpe vorerwärmt und gelockert zusammen mit einer Überschußmenge an Dampf, der sofort nach oben im Behälter 21 entweicht, in die Einlasszelle 201 eingeführt wird. Die Einlasszelle 201 überdeckt vorzugsweise eine größere Fläche des Anströmbodens 24 als jede der restlichen Zellen, so dass die zugeführte Pulpe auf einem vergrößerten Bodenbereich mit einer vergrößerten Dampfmenge in Kontakt gebracht wird, was auch wieder einer Verklumpung entgegen wirkt. Denn in der Einlasszelle 201 ist die Pulpe noch am feuchtesten. Eine Verdopplung der Größe der Einlasszelle 201 gegenüber den restlichen Zelle hat sich als besonders gut herausgestellt.
Die Strömung von der Einlasszelle 201 zu der Auslasszelle 202 wird über eine Vielzahl von Strömungsleitgliedern konditioniert, um einer Verklumpung weiter entgegenzuwirken, wie im Anschluss mit Bezug auf die Figuren 3a bis 3c, 4a und 4b beschrieben wird.
Eine Schürze 300 begrenzt den ringförmigen Prozessraum 23 nach innen. Zwischen der Schürze 300 und dem Erhitzer 6 mündet ein Dampfzufuhrrohr 301 oberhalb des Anströmbodens 24, um über Düsen 302 Dampf zumindest einem ersten Viertel der Zellen quer über den Anströmboden 24 zuzuleiten, wie in Figur 3a dargestellt. Dies führt zu einer Strömung von der Schürze 300 radial zur Wandung des Behälters 21, siehe Strömungslinien 311. Dabei ist das Dampfzufuhrrohr 301 im Ringabschnitt der Einlasszelle 201 angeordnet, um dort vermehrt mit quergerichtetem Dampf für eine Auflockerung zu sorgen, da dort ja auch die Pulpe noch die größte Wassermenge mitträgt. Zudem sind Führungsbleche 303 zwischen den Düsen 302 angeordnet, um die Quer-Strömung in jeder Zelle zu gewährleisten. Die Düsen 302 und die Führungsbleche 303 stellen somit Strömungsleitglieder da, wobei die Dampfzufuhr über die Düsen 302 zusätzlich zu einer Aufwärmung und Wasserverdampfung aus der Pulpe führt.
Der Anströmboden 24 und die Schürze 300 sind mit Lochblechen 304a, 304b bzw. 305 ausgebildet, um die Strömung gezielt zu führen. Alle Lochbleche 304a, 304b und 305 weisen dabei Löcher für einen Durchtritt von überhitztem Dampf auf, während einige dieser Lochbleche, nämlich die Lochbleche 304b und 305, zudem auch Unebenheiten zum Führen besagten Dampfes aufweisen. Dadurch unterstützen die Lochbleche 305 der Schürze 300 eine Strömung entlang der Schürze 300 herunter zum Anströmboden 24, siehe die Strömungslinien 310, während die Lochbleche 304b eine Strömung entlang der Strömungslinien 312 als Verlängerung der Strömungslinie 311 unterstützen, so dass eine Kreisströmung in der Wirbelschicht 2 im wesentlichen senkrecht zu dem Anströmboden 24, nämlich von der Schürze 300 über den Anströmboden 24 zurück zur Schürze 300 erzwungen wird. Eine weitere Kreisströmung gleicher Drehrichtung wird durch nicht gezeigte Lochbleche mit Unebenheiten in einer in Richtung der offenen Enden der Zellen nach oben geneigten Bodenverlängerung, die einen die Wandung des Behälters 21 kontaktierenden Rand 307 gemäß Figur 3b darstellt, erzwungen, nämlich entlang des Anströmbodens 24, des Rands 307 und der Wandung zurück zu dem Anströmboden 24.
Zwischen dem Lochblech 304b und dem Rand 307 und somit zwischen den beiden vertikalen, gleichsinnigen Kreisströmungen verläuft ein Transportbereich 306, der eine horizontale Kreisbahn von der Einlasszelle 201 zu der Auslasszelle 202 zur Förderung der Pulpe in dem Prozessraum 23 sicherstellt. Erfindungsgemäß liegt also ein durchgehender Transportweg der Pulpe im Prozessraum 23 durch Beaufschlagung mit horizontalen Transportimpulsen in Richtung des Austragebereichs, siehe Strömungslinien 313, vor, während zumindest über das erste Viertel des Prozessraums 23 eine Verwirbelung mit 2 gleichsinnig zirkulierenden Wirbeln pro Zelle erzwungen wird, was den Materialfluss im Prozessraum 23 homogenisiert und die Trocknung verbessert.
Die Düsen 302, Führungsbleche 303 und Lochbleche 304a, 304b und 305 können sich für jede Zelle unterscheiden, um der voranschreitenden Trocknung der Pulpe Rechnung zu tragen. So wird das Öffnungsverhältnis der Lochbleche 304a bis 305 von der Einlasszelle 201 zur Auslasszelle 202 kleiner.
Die Figuren 4a und 4b zeigen beispielhaft ein Lochblech 304b, das eine Vielzahl von Löchern 341 und Schuppen 342 aufweist. Genauer gesagt zeigt Figur 4a eine Unterseite 343, auf der das Lochblech 403b im Bereich der Schuppen 342 jeweils eine große Öffnung für überhitzten Dampf aufweist, die in eine Unebenheit auf der Oberseite 344, die in Figur 4b dargestellt ist, führt und somit den überhitzten Dampf mit einem Richtungsimpuls versehen kann. Es sind viele unterschiedliche geometrische Gestaltungen denkbar; ebenso ist es denkbar, dass die in den Figuren 3b und 3c dargestellten Strömungslinien 312 nicht exakt radial verlaufen, sondern in Richtung der Strömungslinien 313 geneigt sind, um so einem Transport der Pulpe zu dienen.
Der Ventilator 7, der gemäß Figur la innerhalb eines Klöpperbodens 22a des Bodens 22 bereitgestellt ist, dient dem Fördern von überhitztem Dampf aus dem Erhitzer 6, der häufig auch als Brüdenstrom bezeichnet wird und der die Fluidisierung in der Wirbelschicht 2 ermöglicht. Der Bedarf an Brüdenstrom bzw. Trocknungsbrüden in den einzelnen Zellen des Prozessraums 23 ist unterschiedlich, da die zu trocknende Pulpe von der Einlasszelle 201 in Richtung der Auslasszelle 202 an Feuchte verliert. Da über das Gebläse 7 der Brüdenstrom im wesentlichen parallel in die einzelnen Zellen über den Anströmboden 24 eintritt, verteilt sich der Brüden entsprechend dem Druckverlust, der beim Beströmen der einzelnen Zellen entsteht. Dieser Druckverlust wird vorrangig durch den Druckverlust des Anströmbodens 24 und der darüber befindlichen Masse der Wirbelschicht 2 beeinflusst.
Die Pulpe muss nicht nur im Prozessraum 23 getrocknet werden, sondern gleichzeitig zur Trocknung muss sie auch von der Einlasszelle 201 zur Auslasszelle 202 transportiert werden. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3a - 3d kann dabei durch gezielte Auswahl der Anzahl, Ausrichtung und/oder Anordnung der Löcher 341, der Schuppen 342, der Düsen 302 und der Führungsbleche 303 sowohl der Transport als auch die Verwirbelung und somit Trocknung beeinflusst werden. Die Löcher 341 und Schuppen 342 in den Lochblechen 304a, 304b und 305 sowie auch die Führungsbleche 303 sind fest im Wirbelschichtverdampfungstrockner 1000 installiert. Im Folgenden wird ein alternativer Aufbau hierzu mit Bezug auf die Figuren 5a - 5d beschrieben.
Figur 5a zeigt eine Draufsicht auf einen Klöpperboden 22'a eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wirbelschichtverdampfungstrockners, in dem zusätzlich zu einem Gebläse 7' eine Vielzahl von Leitblechen 501 eines Nachleitapparats 500 angeordnet sind, die der Konditionierung der Strömung im Klöpperboden 22'a dienen, nämlich zum Führen besagter Strömung radial nach außen, wie durch die Strömungspfade A in Figur 5a dargestellt. Der Nachleitapparat 500 umfasst weitere Leitbleche 502 und 503 mit unterschiedlichen Orientierungen, wie am besten in Figur 5b dargestellt, die eine Teilperspektive des Bereichs unterhalb eines Anströmbodens 24' innerhalb eines Bodens 22' mit dem Klöpperboden 22'a zeigt. In Figur 5b ist dabei auch ein Anströmbodenstützglied 24'a dargestellt, längs dem die durch den Nachleitapparat 500 konditionierte Strömung gemäß dem Strömungspfad B aufsteigt, und entweder durch Öffnungen in dem im wesentlichen horizontal verlaufenden Anströmboden 24' oder einem zur Wandung des Bodens 22' geneigten Rand 240' dazu in den Prozessraum gelangt oder aber im Bereich des Bodens 22' unterhalb des Anströmbodens 24' zirkuliert wird.
Es ist überraschender Weise festgestellt worden, dass die durch den Nachleitapparat 500 unterhalb des Anströmbodens 24' erzwungene Drallströmung im Prozessraum einen erheblichen Einfluss auf den Feststofftransport hat. Um diesen Feststofftransport gezielt beeinflussen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, verstellbare Leitbleche 600 im Bereich des Bodens 22', insbesondere bis in den Klöpperboden 22'a hinein, vorzusehen, wie in den Figuren 5c und 5d dargestellt. Jedes verstellbare Leitblech 600 ist dabei um eine Drehachse 601 über eine Verstelleinrichtung 602 rotierbar Die Verstelleinrichtung 602 kann entweder manuell im Falle der Öffnung des erfindungsgemäßen Wirbelschichtverdampfungstrockners eingestellt werden, oder aber auch von außerhalb des Wirbelschichtverdampfungstrockners, selbst im Trocknungsbetrieb desselben.
Alternativ zu den verstellbaren Leitblechen 600 oder selbst kumulativ dazu können direkt unterhalb des Anströmbodens weitere verstellbare Leitbleche 700 angeordnet sein. Dies ist in Figur 6 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, gemäß der im wesentlichen parallel zum Anströmboden 24" die verstellbaren Leitbleche 700 im Bereich von Anströmbodenstützgliedern 24"b angeordnet sind, und zwar um eine Drehachse 701 drehbar, wie anhand des Pfeils F angedeutet. Die Anströmbodenstützglieder 24"b sind ihrerseits abgestützt über die Anströmbodenstützglieder 24"a, die an der Wandung des Bodens befestigt sind.
Anhand der Figuren 7a und 7b wird im Anschluss die Wirkweise der verstellbaren Leitbleche 600 bzw. 700 erläutert. Den Figuren 7a und 7b ist nämlich der Strömungspfad G bzw. G' durch die einzelnen Öffnungen in einem Anströmboden 24'" entnehmbar, der einen Einfluss auf den Feststofftransportpfad H bzw. H' innerhalb der Wirbelschicht 2'" hat. Je nach Ausrichtung des Strömungspfades G bzw. G' kommt es zu unterschiedlichen Effekten. So führt ein Strömungspfad G gemäß Figur 7a auf Grund seiner geringeren Neigung zum Anströmboden 24'" zu einem verstärkten Transport innerhalb der Wirbelschicht 2"', während ein Strömungspfad G' gemäß Figur 7b steiler durch den Anströmboden 24"' hindurchtritt und somit für eine erhöhte Verwirbelung in der Wirbelschicht 2'" sorgt.
Selbstverständlich sind die verstellbaren Leitbleche 600 bzw. 700 kombinierbar mit speziellen Lochblechgestaltungen sowie auch Führungsblechen oberhalb des Anströmbodens. Solch eine Kombination eröffnet eine genaue Einstellung der für die jeweilige Pulpe benötigten Strömung zwecks Optimierung der Trocknung von einer Einlasszelle zu einer Auslasszelle.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1: Eintragseinrichtung
2, 2'": Wirbelschicht
3: Austragseinrichtung
4: Staubkollektor
5: Dampfauslaß
6: Erhitzer
7, 7': Gebläse

21: Behälter
22,22': Boden
22a, 22'a: Klöpperboden
23: Prozessraum
24, 24', 24", 24'": Anströmboden
24'a, 24"a, 24"b: Anströmbodenstützglied
25: Wand
26: Erweiterungskonus
27: oberer Bereich
28: Deckel
29: Schaufel
33: Staubzyklon
34: Düse
35: Düse
36: Rippe
201: Einlasszelle
202: Auslasszelle

240': Rand

300: Schürze
301: Dampfzufuhrrohr
302: Düse
303: Führungsblech
304a: Lochblech
304b: Lochblech
305: Lochblech
306: Transportbereich
307: Rand
310-313: Strömungslinie

341: Loch
342: Schuppe
343: Unterseite
344: Oberseite

400: Schneckenförderer
401: Paddel
402: Zufuhrbereich
403-405: Dampfzufuhr
406: Andockbereich
500: Nachleitapparat
501 - 503: Leitblech
600: Verstellbares Leitblech
601: Drehachse
602: Verstelleinrichtung
700: Verstellbares Leitblech
701: Drehachse

1000: Wirbelschichtverdampfungstrockner

A: Strömungspfad
B: Srömungspfad
C: Strömungspfad
D: Strömungspfad
E: Drehrichtung
F: Drehrichtung
G, G': Strömungspfad
H, H': Feststofftransportpfad

Claims

Vorrichtung (1000) zum Entfernen von Fluiden und/oder Feststoffen aus einem Gemenge partikelförmiger Materialien mit
• einem Behälter (21), der einen ringförmigen Prozessraum (23) mit einer Vielzahl von durch Wände (25) voneinander getrennten Zellen, umfassend eine Einlasszelle (201), Zwischenzellen und eine Auslasszelle (202), ausbildet,

• einer Eintragseinrichtung (1) zum Einbringen des zu behandelnden Gemenges in die Einlasszelle (201) des Prozessraums (23),

• einer Austragseinrichtung (3) zum Austragen des behandelten Gemenges aus der Auslasszelle (202) des Prozessraums (23),

• einer Lüftereinrichtung (7, 7') zum Zuführen eines ersten Fluidisierungsmittels, insbesondere in Form von überhitztem Dampf, von unten in den Prozessraum (23) durch einen Anströmboden (24, 24', 24", 24"') zum Erzeugen einer Wirbelschicht (2) im Prozessraum (23),

• einer Erhitzungseinrichtung (6) zur Aufbereitung des ersten Fluidisierungsmittels in Strömungsrichtung vor der Lüftereinrichtung (7, 7'),

• Drallschaufeln (29) zur Konditionierung der Strömung (110-160), die in dem Behälter (21) vom Prozessraum (23) zu der Erhitzungseinrichtung (6) und zu einem Teil zu einem Dampfauslass (5) führt, und

• einer Entstaubungseinrichtung (4) im Strömungsweg zwischen dem Prozessraum (23) und der Erhitzungseinrichtung (6), wobei über die Entstaubungseinrichtung (4) Staub zu der Auslasszelle (202) führbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Unterstützung eines Transport des Gemenges von der Einlasszelle (201) zu der Auslasszelle (202) und/oder einer Verwirbelung des Gemenges im Prozessraum (23)
• der Anströmboden (24) erste Unebenheiten (342) aufweist, und/oder

• zumindest zeitweise ein zweites Fluidisierungsmittel, insbesondere in Form von überhitztem Dampf, im wesentlichen parallel zum Anströmboden (24) mittels erster Düsen (302) zumindest in die Einlasszelle (201) einspeisbar ist, und/oder

• erste Strömungsleitglieder (303) oberhalb des Anströmbodens (24) und/oder zweite Strömungsleitglieder (501, 502, 503, 600, 700) unterhalb des Anströmbodens (24', 24", 24"")
vorgesehen sind,
wobei die Fläche des Anströmbodens (24) in der Einlasszelle (201) größer als, vorzugsweise doppelt so groß wie, die jeweilige Fläche des Anströmbodens (24) der Zwischenzellen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Eintragungseinrichtung (1) einen Schneckenförderer (400) mit rotierbaren Paddeln (401) umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein Vermischen von angetrockneten und feuchten Teilen des Gemenges nach Art eines Rührkessels zu realisieren, in den Zwischenzellen zur Vermeidung einer Vermischung feuchter Teile mit angetrockneten Teilen des Gemenges eine Strömungsführung nach Art eines Strömungsrohrs realisiert ist, und
die Auslasszelle (202) so konfiguriert ist, dass kein Fluidisierungsmittel durch den Anströmboden (24) gelangt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Eintragseinrichtung (1) für das Gemenge mit dem Behälter (21) im Bereich der Einlasszelle (201) verbunden ist,
vorzugsweise in der Mitte der Höhe der Einlasszelle (201) und/oder in Höhe der oberen Ausläufer der Wirbelschicht (2).
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Eintragseinrichtung (1) das Gemenge aufgelockert
• durch einen mechanischen Transport, vorzugsweise mittels mechanisch wirkender Paddel (401), insbesondere eines Schneckenförderers (400), und/oder

• vorerwärmt und/oder über Flugtransport, vorzugsweise durch Beaufschlagung mit einem dritten Fluidisierungsmittel, insbesondere in Form von überhitztem Dampf durch Dampfinjektion (403-405) in den Schneckenförderer (400), der Einlasszelle (201) zuführt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Anströmboden (24) erste Öffnungen (341) in der Einlasszelle (201) und den Zwischenzellen aufweist, deren Öffnungsverhältnis vorzugsweise von der Einlasszelle (201) in Richtung der Auslasszelle (202) abnimmt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Anströmboden (24) die ersten Unebenheiten (342) in Form von vertieft liegenden Ausnehmungen und/oder zumindest über das erste Viertel des Prozessraums (23) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Anströmboden (24) an seinem dem Behälter (21) zugewandten Rand (307) nach oben geneigt und ansonsten im wesentlichen horizontal verlaufend ist, wobei der Rand (307) vorzugsweise mit ersten Öffnungen (341) und/oder ersten Unebenheiten (342) zumindest über das erste Viertel des Prozessraums (23) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Düsen (302) dazu ausgebildet sind, das zweite Fluidisierungsmittel mit einem Druck von mindestens 2 bar über dem mittleren Druck im Behälter (21) und/oder im ersten Viertel des Prozessraums (23) einzuspeisen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Abschirmung (300) der Erhitzungseinrichtung (6), wobei vorzugsweise sich die Abschirmung (300) im Prozessraum (23) von oben nach unten konisch aufweitet, die ersten Düsen (302) sich zwischen der Abschirmung (300) und dem Anströmboden (24) erstrecken, und/oder
die Abschirmung (300) zweite Öffnungen (341) und/oder zweite Unebenheiten (342), vorzugsweise in Form von vertieft liegenden Ausnehmungen, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Wand (25) zwischen der Auslasszelle (201) und der Einlasszelle (202) sich bis zur Höhe des Anströmbodens (24) nach unten erstreckt, und/oder die Wände (25) zwischen der Einlasszelle (201) und einer ersten Zwischenzelle, zwischen den Zwischenzellen und zwischen der letzten Zwischenzelle und der Auslasszelle (202) einen vertikalen Abstand zu dem Anströmboden (24), insbesondere zu dem Rand (307) des Anströmbodens (24) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Strömungsleitglieder (303) zwischen den ersten Düsen (302) bereitgestellt und/oder verstellbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
erste zweite Strömungsleitglieder (501, 502, 503) in einem Klöpperboden (22'a) als Teil eines Nachleitapparats (500) der Lüftereinrichtung (7') bereitgestellt sind, wobei vorzugsweise die Lüftereinrichtung (7') ein Gebläse innerhalb des Nachleitapparats (500) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
zweite zweite Strömungsleitglieder (600) in einem Klöpperboden (22'a) bereitgestellt und/oder an dem Nachleitapparat (500) angebracht und/oder verstellbar, vorzugsweise jeweils um eine sich im wesentlichen senkrecht zum Anströmboden (24') oder vertikal erstreckende Drehachse (601) drehbar, sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
dritte zweite Strömungsleitglieder (700) an Anströmbodenstützgliedern (24"b) angebracht und/oder verstellbar, vorzugsweise jeweils um eine sich im wesentlichen parallel zum Anströmboden (24") oder horizontal erstreckende Drehachse (701) drehbar, sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anzahl, Ausrichtung und/oder Anordnung
• der ersten und/der zweiten Öffnungen (341),

• der ersten und/oder zweiten Unebenheiten (342),

• der ersten Düsen (302) und/oder

• der ersten und/oder zweiten Strömungsleitglieder (303, 501, 502, 503, 600, 700) zur gezielten Beaufschlagung des Gemenges mit horizontalen Transportimpulsen in Richtung der Auslasszelle (202) und/oder vertikalen Verwirbelungsimpulsen bestimmt oder veränderbar ist bzw. sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausrichtung, insbesondere der zweiten zweiten und/oder dritten zweiten Strömungsleitglieder (600, 700), und/oder die Zufuhr von dem zweiten Fluidisierungsmittel zu den ersten Düsen (302) über eine von außerhalb des Behälters (21) bedienbare Verstelleinrichtung (602) veränderbar ist.