EP3523586B1 - Vorrichtung und verfahren zum trocknen oder erhitzen und kühlen von schüttbaren stoffen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum trocknen oder erhitzen und kühlen von schüttbaren stoffen Download PDF

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EP3523586B1
EP3523586B1 EP17771333.6A EP17771333A EP3523586B1 EP 3523586 B1 EP3523586 B1 EP 3523586B1 EP 17771333 A EP17771333 A EP 17771333A EP 3523586 B1 EP3523586 B1 EP 3523586B1
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EP
European Patent Office
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drying
cooling
bulk material
region
heating
Prior art date
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EP17771333.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3523586A1 (de
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Mathias Trojosky
Gerd Stölzner
Christoph Fill
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Allgaier Werke GmbH and Co KG
Original Assignee
Allgaier Werke GmbH and Co KG
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Publication date
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    • F27B7/02—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined of multiple-chamber or multiple-drum type
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
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    • F26B11/02—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
    • F26B11/028—Arrangements for the supply or exhaust of gaseous drying medium for direct heat transfer, e.g. perforated tubes, annular passages, burner arrangements, dust separation, combined direct and indirect heating
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    • F26—DRYING
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    • F26B11/04—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis
    • F26B11/0436—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis comprising multiple stages, e.g. multiple rotating drums subsequently receiving the material to be dried; Provisions for heat recuperation
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    • F27B7/10—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined internally heated, e.g. by means of passages in the wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27B7/12—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined tiltable
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    • F26B2200/14—Sand
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/02—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined of multiple-chamber or multiple-drum type
    • F27B2007/025—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined of multiple-chamber or multiple-drum type with different chambers, e.g. treatment zones

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for drying or heating and cooling pourable materials.
  • the various products usually take temperatures between e.g. 70 ° C and 160 ° C. Without cooling the hot products after drying, further process control is often not possible.
  • different high solid temperatures of the dried and cooled solid can be accepted. These desired temperatures are e.g. for sands in the range of 55 ° C to max. 65 ° C or from 30 ° C to max. 45 ° C for particularly demanding applications, or e.g. approx. 10 K to max. 15 K above the respective ambient temperature.
  • drum dryers also known as “rotary tube dryers”
  • fluidized-bed dryers also known as “fluid bed dryers”
  • a combined drying and cooling drum called System MOZER TK and TK + from Allgaier is known.
  • a so-called two-compartment (i.e. double-shell) construction consisting of two pipes pushed into one another, ensures that the dried material, which has reached an elevated temperature of e.g. 70 ° C to 160 ° C, is cooled immediately after drying and in the same apparatus.
  • cooling in the TK + system is achieved by mixing a certain amount of moist solid into the dried, hot solid and the resulting evaporative cooling.
  • the reason for the limited cooling capacity is that the dried solid is fed into the outer shell of the two-pass drum dryer for cooling. While the cooling of the dried, warm solid is achieved through contact with the ambient air, it is of counteracting importance for the cooling process that the hot inner tube of the dryer cooler used to dry the moist solid is in contact with the solid to be cooled and thus counteracts cooling to particularly low temperatures (eg only approx. 10 K above the ambient temperature).
  • a certain disadvantage of the double-shell construction described is that the internals for conveying solids in the outer drum (i.e. the one between internals located in the outer and inner drum) are very difficult to access and replacement is made more difficult, for example by treating highly abrasive solids of worn internals or maintaining them.
  • the length ratio between the inner and outer drum is largely predetermined by the two-shell design, which limits the flexibility of the process control between drying and cooling.
  • Drum dryers are able to solve the problems that occur particularly frequently in the above-mentioned areas of the mineral industry, mining and recycling, e.g. Fluctuating production quantities, fluctuating product entry moisture, varying grain sizes of the products, particularly harsh environmental conditions, possibly low qualifications of the operating staff, the simplest system controls, etc. can be managed particularly well.
  • two separate devices are used, namely a first drying drum and a downstream, separate second cooling drum, whereby the dried solid either flows directly from the drying drum into the cooling drum, because the drying drum is set up higher than the cooling drum and a simple connection between the dryer outlet and Cooler inlet e.g. is realized in the form of a chute.
  • conveying units e.g. a bucket elevator or a conveyor belt
  • conveying units can be used to transport the hot, dried solids out of the dryer outlet and to fill them into the cooling drum.
  • a so-called counterflow of solids and cooling air is often used for good cooling efficiency.
  • the cooling air is guided through the cooling drum against the direction of conveyance of the solids. This minimizes the amount of cooling air required and usually a temperature of the cooled solid just above the temperature of the incoming cooling air (i.e. often the ambient temperature) is reached.
  • the above-described, energetically efficient countercurrent between solid matter and cooling air can advantageously be implemented during cooling.
  • a rather complex connection of the two separate drums is required for drying on the one hand and for cooling on the other hand, which makes it possible to that both the used drying air and the used cooling air can be extracted at the point where the two drums are connected.
  • the aim is, on the one hand, that the diameter of the drying drum is as large as possible in order to achieve optimum performance
  • the aim is to ensure that the annular gap remaining between the smaller-diameter drying drum and the larger-diameter cooling drum is sufficiently large to allow the dryer exhaust air and cooler exhaust air to be extracted at this point suction in such a way that as little as possible of the solids to be treated gets into the exhaust air flow, i.e. is entrained by the sum of the two exhaust air flows from the dryer and the cooler. Since this entrained amount of solids depends on the speed of the air in the space between the inner drying drum and the outer cooling drum, the two objectives contradict each other.
  • the inner drum used for drying is shorter than the outer drum and ends approximately halfway along the outer drum.
  • the solution described there uses the dried, hot solid to be mixed in with a stream of not yet dried solid, after which both amounts of solid are dried to the end together in the outer drum.
  • DE 3134084 A1 describes a process, albeit a modified one, which is often used in the sugar industry, in which the solid is fed through a drum-dryer-cooler in countercurrent to the drying and cooling air.
  • drying is carried out with a mixture of hot air, which is passed through a separate pipe arranged centrally in the dryer and up to approximately the middle of the dryer, and the preheated cooling air coming from the cooling zone.
  • the cooling takes place in the area of the dryer / cooler in which the hot drying air has not yet been mixed into the cooling air flow.
  • the invention is thus based on the technical problem of eliminating the shortcomings of the known technical solutions by means of a suitable structural design and of improving the function and performance of the dryer / cooler through better flow guidance of the solids and the drying and cooling air and also to reduce the manufacturing costs for the cooler by reducing the workload in production (especially for the welding and assembly work).
  • the device according to the invention for drying or heating and cooling pourable substances consists of a rotatable drum with means for receiving the pourable substance in a first area and means for dispensing the pourable substance from a second area, a central area being arranged between the first and second area which consists of a ring-like structure with a first and a second screen, each with central screen openings, which essentially form two parallel screen planes, and a plurality of transport channels closed to the central area for transporting the pourable material from the first to the second area of the rotatable Have drum through the central area, the transport channels extending from the first to the second screen at an angle not equal to 90 ° with respect to the two screen planes.
  • the transport channels are advantageously arranged distributed uniformly over the ring-like structure.
  • throughflow openings for the gaseous media in the rotatable drum are provided in the central area next to the transport channels closed to the central area.
  • the central area for the separate guidance of the dryer air and the cooler air is subdivided by a partition wall parallel to the panel planes and only the transport channels are excluded from the partition wall.
  • the first area of the drum is advantageously intended for drying or heating or conducting the reaction and the second area of the drum is intended for cooling or further conducting the reaction of the pourable substance.
  • the first and second areas of the drum are each provided with conveyor means that transport the pourable substance into the transport channels and, after it exits the transport channels, transport the pourable substance in the second area until the pourable substance is released.
  • the central area is advantageously surrounded by a housing for removing or supplying the gaseous media.
  • the housing advantageously has one or two exhaust air ducts at the top and one or two fine material outlets on its underside.
  • the entire device can advantageously be inclined relative to the horizontal in the transport direction.
  • the angle of inclination is advantageously between 0.5 ° and 7 °, preferably between 1 ° and 3 °.
  • the method expediently also consists of the step: Separation of fine material in the central area, preferably by falling down as a result of gravity.
  • the method according to the invention also consists of the step: Returning the exiting, heated cooling air flow to the dryer area as preheated drying air for drying the cold and at least moist, pourable material and the associated heat recovery or waste heat utilization from the cooler exhaust air.
  • the method according to the invention advantageously uses the device according to the invention as described above for drying or heating and cooling a moist or at least cold, pourable substance.
  • drying or heating or reaction is carried out in the first area instead of in cocurrent in countercurrent between gas and pourable substance according to the invention.
  • cooling or reaction is carried out in the second area instead of in countercurrent in cocurrent between gas and pourable substance according to the invention.
  • the first area is expediently referred to below as the drying zone and the second area below as the cooling zone.
  • a hot gas generator is installed via a housing and a connection for the supply of the hot gas required for drying.
  • the cooling zone is also a housing at the other end of the drum, the cooling zone, from which the dried and cooled solids can exit.
  • the solid to be dried is placed at one end of the drying / cooling drum and dried in the drying zone of the dryer / cooler, moving towards the center of the drying / cooling drum.
  • the suction housing for the used drying air As well as for the also used cooler exhaust air.
  • the cooling air e.g. ambient air
  • the cooling air is introduced into the cooling zone at the other end of the dryer / cooler and also moves in countercurrent to the solid matter in the direction of the exhaust housing for the used air, which is located approximately in the middle of the entire drum.
  • the central area is provided with throughflow openings which allow the dryer exhaust air and the cooler exhaust air to exit into the suction housing.
  • the central area is designed in the manner according to the invention.
  • annular weir designed as a screen.
  • a preferably circular opening through which the used dryer exhaust air can enter the central area where the suction housing is located and through whose flow openings the exhaust air can enter the suction housing and be suctioned off.
  • the dried solids accumulated on the ring-shaped weir is conveyed via tunnel-like transport channels from the drying zone through the air suction area of the central area to the area of the cooling zone.
  • the tunnel-like transport channels are closed at the top, bottom and sides and therefore have no connection to the air suction area and are each located between the cutouts in the drum wall for suctioning off the dryer and cooler exhaust air.
  • the transport channels can be arranged at an angle to the axis of the device according to the invention, so that the rotation of the device according to the invention exerts a conveying effect on the solid, similar to that caused by the guide vanes in the drying zone as well as in the cooling zone of the dryer / cooler.
  • the entry of the dried solid into the tunnel-like transport channels can be supported by suitable conveyor strips in front of the screen.
  • the angle of inclination is expediently between 0.5 ° and 7 °, preferably between 1 ° and 3 °.
  • the cutouts in the drum wall are preferably designed at the same angle to the axis of the dryer / cooler as the tunnel-like transport channels and thus each lie between the tunnel-like transport channels.
  • Another design of the cutouts in the drum wall e.g. in the form of circular tubes to achieve sufficient stability of the drum wall in this area is conceivable.
  • a screen similar to the weir after the drying zone can be installed, which prevents the solid transported through the tunnel-like transport channels into the cooling zone from running back into the suction area and through the flow openings in the The drum wall in the area of the suction housing falls into the suction housing.
  • the screen In order to enable the used cooling air to pass into the area of the suction, the screen also has a preferably centrally arranged central screen opening, e.g. in the form of a circular cutout.
  • the used and warmed up cooler exhaust air flows through the screen and is extracted together with the exhaust air from the drying zone via the flow opening in the drum wall and via the suction housing located in this area of the drum.
  • the solid After the dried, hot solid has passed through the tunnel-like transport channels in the area of the suction housing, the solid is picked up by lifting and guide vanes and cooled in the cooling zone of the dryer / cooler.
  • a countercurrent flow between the solid and the cooling air in the cooling zone is achieved, whereby a particular efficiency of cooling is achieved.
  • a partition is inserted in the central area between the two screens for the suction of the drying air and the suction of the cooling air, which prevents the two exhaust air flows from mixing.
  • This design of the central area in connection with the divided suction housing enables the separate discharge of the two exhaust air streams and thus variable further use of the two exhaust air streams, e.g. for a return of the heated, still dry cooling air to the drying process or as preheated combustion air for the hot gas generator.
  • Such further use of the exhaust air streams has the advantage of significantly improving the energy balance of the device according to the invention.
  • the design according to the invention allows the heat recovered from the solid to be used for particularly efficient operation of the dryer / cooler.
  • the arrangement according to the invention can also be used on the one hand for suctioning off the drying air and, in contrast to the variant described above, for introducing the cooling air.
  • the cooling air then flows through the cooling zone in cocurrent with the dried solids to be cooled and exits at the end of the drum, where the solids also exit.
  • the hot drying air can also be supplied via the divided housing and the divided central area instead of at the front end of the drum, at which the moist solid is introduced.
  • the drying air then flows through the drying zone in countercurrent to the moist and to be dried solid, which in some practical cases can lead to particularly efficient drying of the solid.
  • this can be provided with thermal insulation.
  • This solids can be discharged downwards via an opening in the lower area of the suction housing of the central area and a solids sluice (eg a rotary valve or a flap).
  • a solids sluice eg a rotary valve or a flap.
  • Figure 1 shows an embodiment of a device not belonging to the invention with an inlet housing 1 on the left side.
  • a device for the solids inlet 2 through which the bulk material to be dried and cooled is introduced into the device not belonging to the invention.
  • a burner 3 which has the function of a conventional heating burner and ensures that sufficient hot air is introduced into the device not belonging to the invention.
  • the burner 3 optionally also includes a combustion chamber to achieve a uniform air inlet temperature and to prevent the flame of the burner from burning open in the dryer.
  • the inlet housing 1 is installed in a stationary manner and the drum of the device not belonging to the invention is rotatably supported with the race 11 on the rollers 12.
  • a direct motor, a pinion with gear, a toothed ring or a chain drive can be used as the drive mechanism.
  • this amount When a certain amount of the pourable substance is introduced into the inlet housing 2, this amount has a certain temperature with a certain degree of humidity A 0 .
  • this amount passes through different drying states from A 1 to A n , where A 1 denotes a rather moist state and A n denotes an almost dry, but heated state.
  • the temperature T 1 in the drying zone 6 changes from T 1 , which denotes a rather high temperature, to T n , which denotes a lower temperature.
  • the transport of the pourable material within the drying zone 6 of the drum can take place through various technical measures.
  • Such funding has long been known.
  • the use of guide vanes is to be preferred, since mixing the pourable substance to be dried is advantageous and promotes drying.
  • the pourable material After leaving the drying zone 6 or area A and the central area B, the pourable material should be essentially dry. As already shown schematically in Figure 1 As shown, the drying zone 6 can be made much longer than the cooling zone 7. In the cooling zone 7 or area C, the pourable material is cooled to a predetermined temperature and can leave the device not belonging to the invention as a dried, cooled material.
  • the drying takes place in cocurrent, ie the drying gas stream with temperature T 1 to T n runs in the same direction as the material stream A 1 to A n .
  • the cooling takes place in countercurrent, ie the material flow C 1 to C n takes place against the direction of flow of the cooling air (KL) K 1 to K n .
  • KL cooling air
  • both the heated cooler exhaust air K n and the moist dryer exhaust air T n exit through the central area as exhaust air AL.
  • the central area B has two central diaphragm openings 13A and 13B between the two diaphragms 8A and 8B (see FIG Figure 4 ), which allow the dryer exhaust air T n and the cooler exhaust air K n first to flow through these central aperture openings 13A and 13B to then flow through the flow openings 14A to 14F (see FIG Figure 5 ) to leave the device not belonging to the invention.
  • Dusts and particles carried into the central area with the drying or cooling air are either carried along with the exhaust air AL and can be separated from the air in subsequent separators (exhaust air filters or cyclones not shown), or they fall down and through in the central area as fine material FG the flow openings 14 located at the bottom in the housing 4.
  • the dried and cooled solid FS is shown as the end product on the right-hand side of the device not belonging to the invention Figure 1 issued.
  • Figure 2 shows the same device as Figure 1 apart from the difference that the central area B is formed in two parts according to the invention, ie the drying zone 6 is separated from the cooling zone 7 by a partition 10. Due to the spatial separation of the two areas, it is also necessary that the exhaust air discharge and the fine material discharge also run separately and thus two separation areas are also present in the housing 4.
  • the dryer exhaust air is designated with TAL and the cooler exhaust air with KAL.
  • the two fine material discharges are designated FG1 and FG2.
  • the dried and cooled solid FS is shown as the end product on the right side of the device according to the invention Figure 2 issued.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a central area B with a plurality of guide plates 15A to 15F.
  • the function of the guide plates 15A to 15F is to promote and support the entry of the pourable substances from the drying zone 6 or A into the central area B.
  • the guide plates are preferably slightly inclined in order to allow them to trickle into the tunnel-like channels 9A to 9F. '
  • Figure 4 and Figure 5 show a preferred embodiment of the central area B, but without baffles.
  • Figure 4 shows a schematic side view, but the drum wall, which covers the transport channels 9D, 9E and 9F, is not shown.
  • Figure 5 six tunnel-like transport channels 9A to 9F and six throughflow openings 14A to 14F are provided.
  • the tunnel-like transport channels 9A to 9F extend from one panel 8A to the other panel 8B, but the tunnel-like transport channels 9A to 9F run at an angle ⁇ other than 90 °, preferably between 2 ° and 30 °.
  • the angle ⁇ not equal to 90 ° achieves the technical effect that when the central area B rotates clockwise, the pourable material is conveyed into the tunnel-like transport channels 9A to 9F in the direction of arrow AC and there, comparable to a conveyor wheel in position 9D to 9F is received in the drying zone 6 and released again in the position 9A and 9B, but in the area of the cooling zone 7.

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Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen.
  • In verschiedenen industriellen Bereichen wie besonders der Metallurgie, der chemischen Industrie, der Baustoff- und Zementindustrie sowie der Recyclingindustrie werden Anlagen zur Trocknung unterschiedlichster Produkte wie Sanden, Schlacken, Tonen, Bentonit, Kalkstein-Granulat etc. benötigt.
  • Die verschiedenen Produkte nehmen in der Regel nach der Trocknung Temperaturen zwischen z.B. 70 °C und 160 °C an. Ohne eine Kühlung der nach der Trocknung heißen Produkte ist eine weitere Prozessführung häufig nicht möglich. Abhängig von den speziellen prozesstechnischen Anforderungen und insbesondere der nachfolgenden Aggregate und Verarbeitungsschritte, können unterschiedlich hohe Feststofftemperaturen des getrockneten und gekühlten Feststoffes akzeptiert werden. Diese angestrebten Temperaturen bewegen sich z.B. bei Sanden im Bereich von 55°C bis max. 65°C oder aber von 30°C bis max. 45°C bei besonders anspruchsvollen Anwendungen, bzw. z.B. ca. 10 K bis max. 15 K oberhalb der jeweiligen Umgebungstemperatur.
  • Es existieren verschiedene Technologien zur Kühlung oder zur kombinierten Trocknung und Kühlung solcher Schüttgüter, wobei für die oben genannten Aufgabenstellungen vorwiegend Trommeltrockner (auch "Drehrohrtrockner" genannt) und Wirbelschicht-Trockner (auch "Fließbett-Trockner" genannt) eingesetzt werden.
  • Bekannt ist eine kombinierte Trocken- und Kühltrommel mit der Bezeichnung System MOZER TK und TK+ der Firma Allgaier. Bei diesen Systemen wird über eine sogenannte zweizügige (d.h. doppelschalige) Bauweise, bestehend aus zwei ineinander geschobenen Rohren, erreicht, dass das getrocknete Gut, welches durch die Trocknung eine erhöhte Temperatur von z.B. 70°C bis 160°C angenommen hat, nach der Trocknung unmittelbar und im gleichen Apparat gekühlt wird.
  • Während im System TK die Kühlung durch den Kontakt des getrockneten, heißen bzw. warmen Feststoffes mit angesaugter kühler Umgebungsluft erreicht wird, wird die Kühlung im System TK+ durch Einmischen einer bestimmten Menge feuchten Feststoffes in den getrockneten, heißen Feststoff und eine dadurch bewirkte Verdunstungskühlung erreicht.
  • Während das System TK+ sich durch eine besondere Energieeffizienz auszeichnet, können beide Systeme aufgrund ihrer zweischaligen Bauweise nur begrenzt niedrige Feststoff-Temperaturen von z.B. 50°C bis ca. 70°C abhängig von der Umgebungstemperatur sowie von der Temperatur des Feststoffes unmittelbar nach der Trocknung erreichen.
  • Grund für die begrenzte Kühlleistung ist, dass der getrocknete Feststoff zur Kühlung in der äußeren Schale des zweizügigen Trommeltrockners geführt wird. Während hierbei die Kühlung des getrockneten, warmen Feststoffes durch den Kontakt mit der Umgebungsluft erreicht wird, ist für den Kühlprozess von entgegen wirkender Bedeutung, dass das zur Trocknung des feuchten Feststoffes verwendete und deshalb heiße Innenrohr des Trockner-Kühlers im Kontakt mit dem zu kühlenden Feststoff steht und somit der Kühlung auf besonders niedrige Temperaturen (z.B. nur ca. 10 K über der Umgebungstemperatur) entgegen wirkt.
  • Ein gewisser Nachteil der beschriebenen zweischaligen Bauweise besteht darin, dass die Einbauten zur Feststoffförderung in der äußeren Trommel (also die zwischen der äußeren und inneren Trommel befindlichen Einbauten) recht schwer zugänglich sind und ein Austausch durch z.B. die Behandlung stark abrasiver Feststoffe verschlissener Einbauten bzw. eine Wartung derselben erschwert ist. Außerdem ist durch die zweischalige Bauweise das Längenverhältnis zwischen innerer und äußerer Trommel weitgehend vorgegeben, wodurch die Flexibilität der Verfahrensführung zwischen Trocknung und Kühlung eingeschränkt ist.
  • Wenn die beschriebene Technologie zweischaliger Trommeltrockner/Kühler in der betrieblichen Praxis auch vielfach verwendet wird und die erreichten Feststofftemperaturen auch sehr häufig ausreichend für die weitere Prozessführung sind, so gibt es dennoch einen zunehmenden Bedarf, besonders niedrige Temperaturen der Produkte nach einer Trocknung und Kühlung zu erreichen.
  • Dies hat z.B. im Bereich der Trocknung von Sanden für die Herstellung von Ready-Mix-Baustoffen wie Fertigmörteln, Putzen und Fliesenklebern seine Ursache in der vermehrten Verwendung von temperaturempfindlichen Zusatzstoffen ("Additiven"), welche unmittelbar nach der Trocknung der Sande nach jeweiligen Rezepturen in diese eingemischt werden. Eine ähnliche Anforderung nach besonders niedrigen Sandtemperaturen (z.B. 30°C bis 40°C) besteht im Bereich der Herstellung oder Aufbereitung von Gießereisanden.
  • Außerdem kann es erforderlich sein, besonders niedrige Feststofftemperaturen zu erreichen, wenn die getrockneten Feststoffe unmittelbar nach der Trocknung und Kühlung in Verpackungen aus z.B. temperaturempfindlichen Kunststoffen wie z.B. Plastiktüten verpackt werden sollen. Um der beschriebenen Anforderung auf besonders niedrige Feststofftemperaturen nach einer erfolgten Trocknung gerecht zu werden, werden in verschiedenen Bereichen der Industrie z.B. kombinierte Fließbett-Trockner/Kühler eingesetzt. Derartige Fließbett-Trockner bestehen aus zwei hintereinander angeordneten Bereichen, die nach der Trocknung die erforderliche Kühlung bewirken. Für die Kühlung wird in der Regel ebenfalls Umgebungsluft verwendet.
  • Es ist allgemein bekannt, dass Fließbett-Trockner/Kühler trotz ihrer prinzipiell guten Funktion sich speziell in den Bereichen Mineralstoffindustrie, Mining, Recycling nicht ohne Einschränkung durchsetzen können. Anwender in den genannten Bereichen ziehen die als besonders robust und fehlertolerant bekannten Trommeltrockner in vielen Fällen vor.
  • Trommeltrockner sind nämlich in der Lage, die in den genannten Bereichen Mineralstoffindustrie, Mining, Recycling besonders häufig vorkommenden Probleme z.B. schwankender Produktionsmengen, schwankender Produkt-Eintritts-Feuchten, variierender Korngrößen der Produkte, besonders rauer Umgebungsbedingungen, eventuell geringer Qualifikation des Betriebspersonals, einfachster Anlagensteuerungen usw. besonders gut zu bewältigen.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Kühlung der nach der Trocknung anfallenden heißen Feststoffe besteht in der Verwendung von mit Kühlwasser betriebenen Wärmetauschern (sog. "Bulk-Flow-Heat-Exchanger"). Diese Wärmetauscher haben den Nachteil, dass zum Betrieb die Bereitstellung von Kühlwasser erforderlich ist. Außerdem kommt es vor, dass es bei nicht vollständig getrockneten Feststoffen zu Kondensationserscheinungen der im Feststoff befindlichen Restfeuchte an den durch das Kühlwasser gekühlten Wärmetauscherflächen kommt. In deren Folge kann es zum Ankleben an den durch die Kondensation befeuchteten Wärmetauscher-Flächen und in der weiteren Folge zu Verblockungen der eingesetzten Wärmetauscher kommen.
  • Um mittels Trommeltrocknern die häufig angestrebten niedrigen Temperaturen der getrockneten Feststoffe nach einer Kühlung derselben zu erreichen, sind verschiedene technische Lösungen und Abwandlungen einfacher Trommeltrockner bekannt.
  • So werden z.B. zwei voneinander getrennte Apparate verwendet, und zwar eine erste Trockentrommel und eine nachgeschaltete, separate zweite Kühltrommel, wobei der getrocknete Feststoff entweder direkt aus der Trockentrommel in die Kühltrommel einfließt, dadurch dass die Trockentrommel höher als die Kühltrommel aufgestellt wird und eine einfache Verbindung zwischen Trocknerauslass und Kühlereinlass z.B. in Form einer Schurre realisiert wird.
  • Alternativ können Förderaggregate (z.B. ein Becherwerk oder ein Förderband) zum Transport des heißen, getrockneten Feststoffes aus dem Trocknerauslass und zum Einfüllen desselben in die Kühltrommel verwendet werden.
  • Für eine gute Effizienz der Kühlung wird häufig ein sogenannter Gegenstrom von Feststoff und Kühlluft verwendet. Die Kühlluft wird dabei entgegen der Förderrichtung des Feststoffes durch die Kühltrommel geführt. Dadurch wird die notwendige Menge Kühlluft minimiert sowie meist eine Temperatur des gekühlten Feststoffes knapp oberhalb der Temperatur der eintretenden Kühlluft (also häufig der Umgebungstemperatur) erreicht.
  • Die Dokumente DE1134635 B , DE1218360 B , GB964196 A , DE3246198 A1 , US2264646 A , DE1199193 B und DE214640 C offenbaren verschiedene Trocken-Kühl-Trommeln.
  • Aus dem US Patent 3,599,346 ist ferner eine technische Lösung einer kombinierten Trocken-Kühl-Trommel bekannt, bei der die Trockentrommel mit einem geringeren Durchmesser als die Kühltrommel ausgeführt wird, wodurch erreicht wird, dass das Austrittsende der Trockentrommel mit einer gewissen notwendigen Länge ihrer selbst in die Kühltrommel hineinragt. Dadurch wird erreicht, dass der getrocknete und heiße Feststoff direkt in die Kühltrommel übergeben wird.
  • Bei dieser Ausführung kann bei der Kühlung der oben beschriebene, energetisch effiziente Gegenstrom zwischen Feststoff und Kühlluft vorteilhaft realisiert werden. Allerdings ist eine eher aufwändige Verbindung der beiden separaten Trommeln für die Trocknung einerseits und für die Kühlung andererseits erforderlich, die es ermöglicht, dass sowohl die verbrauchte Trocknungsluft als auch die verbrauchte Kühlluft an der Stelle der Verbindung der beiden Trommeln abgesaugt werden kann.
  • Während einerseits angestrebt wird, dass der Durchmesser der Trockentrommel zur Erreichung einer optimalen Leistung möglichst groß ist, wird andererseits angestrebt, dass der zwischen der Trockentrommel kleineren Durchmessers und der Kühltrommel größeren Durchmessers verbleibende Ringspalt ausreichend groß ist, um die an dieser Stelle abzusaugende Trocknerabluft und Kühlerabluft so abzusaugen, dass möglichst wenig des zu behandelnden Feststoffes in den Abluftstrom gelangt, also von der Summe der beiden Abluftströme aus dem Trockner und aus dem Kühler mitgerissen wird. Da diese mitgerissene Feststoffmenge von der Geschwindigkeit der Luft im Zwischenraum zwischen innerer Trockentrommel und äußerer Kühltrommel abhängig ist, widersprechen sich beide Zielstellungen.
  • Aus dem US Patent 2,309,810 ist eine Vorrichtung für eine kombinierte Trocknung und Kühlung in einer ebenfalls zweischaligen Trocken- und Kühltrommel bekannt, bei der die Trockentrommel kleineren Durchmessers ähnlich wie beim System MOZER TK+ in einer Kühltrommel größeren Durchmessers gelagert ist.
  • Die zur Trocknung dienende innere Trommel ist kürzer als die Außentrommel und endet etwa auf halber Länge der Außentrommel. Die dort beschriebene Lösung verwendet eine Einmischung des getrockneten heißen Feststoffes in einen Strom noch nicht getrockneten Feststoffes, wonach beide Feststoffmengen gemeinsam in der Außentrommel zu Ende getrocknet werden.
  • Eine weitere technische Lösung einer kombinierten Trocken- und Kühltrommel beschreibt US Patent 9,322,595 B1 , bei der die Trocknung und Kühlung von Sanden in einer einzügigen Trommel, also in einem durchgängigen Rohr gleichen Durchmessers, ausgeführt wird. Diese Lösung kommt ebenfalls der Grundidee des System MOZER TK+ nahe, indem zur Kühlung des getrockneten Sandes in einem ersten Trommelabschnitt eine gewisse Menge noch feuchten Sandes gegeben und in den getrockneten, heißen Feststoffstrom eingemischt wird. Dadurch ergibt sich eine Verdunstungskühlung schon getrockneten heißen Sandes bei gleichzeitiger Trocknung des hinzugegebenen Anteils noch feuchten Sandes. Diese technische Lösung bedarf eines recht komplizierten und in der Patentschrift beschriebenen Bauteils, bzw. Mechanismus' zum Einführen des Anteils Feuchtsandes nach der Trocknungszone, ohne dass Feststoff in dem Bereich der Feuchtgutzugabe aus der Trommel herausfällt. Außerdem hat die vorgeschlagenen Lösung den Nachteil, dass die Kühlung nicht im Gegenstrom mit frischer, kühler Umgebungsluft erfolgt, sondern der gesamte Feststoff aus schon getrocknetem Gut und hinzugegebenem Feuchtgut mit der verbrauchten Trocknerabluft kontaktiert und im Gleichstrom zum Austrittsende des Trockners/Kühlers geführt wird. Dadurch steht der gesamte zu trocknende und zu kühlende Feststoff im Gleichstrom mit der die verdampfte Wassermenge tragende Trocknungsluft in Kontakt. Trotz der Verwendung des Prinzips der Verdunstungskühlung ist folglich eine geringe Effizienz des Gesamtsystems aus Trocknung und Kühlung zu erwarten.
  • DE 3134084 A1 beschreibt ein, wenn auch abgewandeltes, so doch häufig in der Zuckerindustrie eingesetztes Verfahren, bei dem der Feststoff im Gegenstrom zur Trocknungs- und Kühlluft durch einen Trommel-Trockner-Kühler geführt wird. In der Trocknungszone wird mit einem Gemisch aus über ein separates zentrisch im Trockner angeordnetem Rohr und bis etwa zur Mitte des Trockners geführter heißer Luft und der aus der Kühlzone kommenden vorgewärmten Kühlluft getrocknet. Die Kühlung findet im Bereich des Trockners/Kühlers statt, in dem die heiße Trocknungsluft noch nicht in den Kühlluftstrom eingemischt wurde.
  • Der Erfindung liegt somit die technische Aufgabe zugrunde, durch eine geeignete konstruktive Gestaltung die Mängel der bekannten technischen Lösungen zu beheben und die Funktion und Leistungsfähigkeit des Trockners/Kühlers durch eine bessere Strömungsführung des Feststoffes und der Trocknungs- sowie Kühlluft zu verbessern sowie außerdem durch Reduzierung des Arbeitsaufwandes in der Fertigung (speziell für die Schweiß- und Montagearbeiten) die Herstellkosten für den Kühler zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen besteht aus einer drehbaren Trommel mit Mitteln zur Aufnahme des schüttbaren Stoffes in einen ersten Bereich und Mitteln zur Abgabe des schüttbaren Stoffes aus einem zweiten Bereich, wobei zwischen dem ersten und zweiten Bereich ein Zentralbereich angeordnet ist, der aus einer ringartigen Struktur mit einer ersten und einer zweiten Blende mit jeweils zentralen Blendenöffnungen besteht, die im Wesentlichen zwei zueinander parallele Blendenebenen bilden, und eine Vielzahl von zum Zentralbereich geschlossenen Transportkanälen zum Transport des schüttbaren Stoffes vom ersten in den zweiten Bereich der drehbaren Trommel durch den Zentralbereich hindurch aufweisen, wobei sich die Transportkanäle von der ersten bis zur zweiten Blende unter einem Winkel ungleich 90° gegenüber den beiden Blendenebenen erstrecken.
  • Vorteilhafterweise sind die Transportkanäle gleichmäßig über die ringartige Struktur verteilt angeordnet.
  • Vorteilhafterweise sind im Zentralbereich Durchströmungsöffnungen für die gasförmigen Medien in der drehbaren Trommel jeweils neben den zum Zentralbereich geschlossenen Transportkanälen vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß wird der Zentralbereich zur separaten Führung der Trocknerluft und der Kühlerluft von einer zu den Blendenebenen parallelen Trennwand unterteilt und lediglich die Transportkanäle sind von der Trennwand ausgenommen.
  • Vorteilhafterweise ist der erste Bereich der Trommel zur Trocknung oder Erhitzung oder Reaktionsführung und der zweite Bereich der Trommel zur Kühlung oder weiteren Reaktionsführung des schüttbaren Stoffes bestimmt.
  • Vorteilhafterweise sind der erste und zweite Bereich der Trommel jeweils mit Fördermitteln versehen, die einen Transport des schüttbaren Stoffes in die Transportkanäle hinein und nach dessen Austritt aus den Transportkanälen einen Transport des schüttbaren Stoffes im zweiten Bereich bis zur Abgabe des schüttbaren Stoffes bewirken.
  • Vorteilhafterweise ist der Zentralbereich von einem Gehäuse zur Abführung oder zur Zuführung der gasförmigen Medien umgeben.
  • Vorteilhafterweise weist das Gehäuse nach oben eine oder zwei Abluftkanäle und an seiner Unterseite ein oder zwei Feingutauslässe auf.
  • Vorteilhafterweise kann die gesamte Vorrichtung gegenüber der Horizontalen in Transportrichtung geneigt sein.
  • Vorteilhaferweise liegt der Neigungswinkel zwischen 0,5° und 7°, vorzugsweise zwischen 1° und 3°.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen besteht aus folgenden Schritten, die jedoch nicht in der angegebenen Reihenfolge abgeleistet werden müssen:
    • Eintragen eines feuchten oder zumindest kalten, schüttbaren Stoffes in einen Trocknerbereich;
    • Rotieren der Trommel mit Trocknerbereich, Zentralbereich und Kühlbereich
    • Eintragen von heißen Gasen in den Trocknerbereich;
    • Trocknen und Transport des schüttbaren Stoffes innerhalb des Trocknerbereichs zu einem Zentralbereich;
    • Transport des getrockneten, heißen, schüttbaren Stoffes in zum Zentralbereich geschlossenen Transportkanälen durch den Zentralbereich mit Abluftöffnungen;
    • Austritt des heißen Gases über die Durchströmungsöffnungen im Zentralbereich und über das Gehäuse und den angeschlossenen Abluftkanal;
    • Transport des trocknen, heißen, schüttbaren Stoffes in den Kühlungsbereich;
    • Eintragen von Kühlluft und Kühlen des trockenen, heißen, schüttbaren Stoffes im Gleichstrom- oder Gegenstromverfahren;
    • Ausströmen der erwärmten Kühlluft;
    • Austrag des trocknen, abgekühlten, schüttbaren Stoffes.
  • Zweckmäßigerweise besteht das Verfahren weiterhin aus dem Schritt: Abscheiden von Feingut im Zentralbereich, vorzugsweise durch schwerkraftbedingtes Herabfallen.
  • Vorteilhafterweise besteht das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin aus dem Schritt: Zurückführen des austretenden, erwärmten Kühlluftstroms in den Trocknerbereich als vorgewärmte Trocknungsluft zum Trocknen des kalten und zumindest feuchten, schüttbaren Stoffes und damit verbundene Wärmerückgewinnung bzw. Abwärmenutzung aus der Kühlerabluft.
  • Vorteilhafterweise verwendet das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen eines feuchten oder zumindest kalten, schüttbaren Stoffes, die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß obiger Beschreibung.
  • Alternativ wird die Trocknung oder Erhitzung oder Reaktionsführung im ersten Bereich statt im Gleichstrom im Gegenstrom zwischen Gas und schüttbarem Stoff erfindungsgemäß ausgeführt.
  • Alternativ wird die Kühlung oder Reaktionsführung im zweiten Bereich statt im Gegenstrom im Gleichstrom zwischen Gas und schüttbarem Stoff erfindungsgemäß ausgeführt.
  • Zweckmäßigerweise wird der erste Bereich nachfolgend als Trocknungszone und der zweite Bereich nachfolgend als Kühlzone bezeichnet.
  • Am einen Ende der Trommel, also an der Seite der Trocknungszone wird über ein Gehäuse und einen Stutzen für die Zuführung des zur Trocknung nötiges Heißgases ein Heißgaserzeuger installiert. Ebenso befindet sich am anderen Ende der Trommel, der Kühlzone, ein Gehäuse, an dem der getrocknete und gekühlte Feststoff austreten kann. Der zu trocknende Feststoff wird an einem Ende der Trocken-Kühl-Trommel aufgegeben und in der Trocknungszone des Trockner-Kühlers getrocknet, wobei er sich in Richtung Mitte der Trocken-Kühl-Trommel bewegt.
  • Am Ende der Trocknungszone, d.h. im Zentralbereich, befindet sich das Absauggehäuse für die verbrauchte Trocknungsluft sowie für die ebenfalls verbrauchte Kühlerabluft. Die Kühlluft (also z.B. Umgebungsluft) wird am anderen Ende des Trockners/Kühlers in die Kühlzone eingeführt und bewegt sich im Gegenstrom zum Feststoff ebenfalls in Richtung des etwa in der Mitte der gesamten Trommel angeordneten Absauggehäuses für die verbrauchte Luft.
  • Zur Absaugung der Trocknerabluft sowie der Kühlerabluft über das Absauggehäuse ist der Zentralbereich mit Durchströmungsöffnungen versehen, die einen Austritt der Trocknerabluft sowie der Kühlerabluft in das Absauggehäuse ermöglichen.
  • Um ein Ausfallen des getrockneten und nachfolgend zu kühlenden Feststoffes durch die Durchströmungsöffnungen des Zentralbereichs zu vermeiden und den Feststoff stattdessen von der Trocknungszone in die Kühlzone zu überführen, wird der Zentralbereich in der erfindungsgemäßen Weise gestaltet.
  • Die Trocknungszone erhält an deren Ende ein als Blende ausgeführtes ringförmiges Stauwehr. Mittig in der Blende befindet sich eine vorzugsweise kreisförmige Öffnung, durch die die verbrauchte Trocknerabluft in den Zentralbereich eintreten kann, an dem sich das Absauggehäuse befindet und durch deren Durchströmungsöffnungen die Abluft in das Absauggehäuse eintreten und abgesaugt werden kann.
  • Der am ringförmigen Stauwehr angestaute getrocknete Feststoff wird über tunnelartige Transportkanäle von der Trocknungszone durch den Bereich der Luftabsaugung des Zentralbereichs bis in den Bereich der Kühlzone geführt. Die tunnelartigen Transportkanäle sind oben, unten und seitlich geschlossen und haben somit keine Verbindung zum Bereich der Luftabsaugung und befinden sich jeweils zwischen den Ausschnitten in der Trommelwandung zur Absaugung der Trockner- und Kühlerabluft. Um einen Transport des Feststoffes durch die tunnelartigen Transportkanäle zu erreichen, können die Transportkanäle in einem Winkel zur Achse der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet werden, sodass durch die Drehung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Förderwirkung auf den Feststoff ausgeübt wird, ähnlich wie das durch die Leitschaufeln in der Trocknungszone sowie in der Kühlzone des Trockners/Kühlers erfolgt.
  • Der Eintritt des getrockneten Feststoffes in die tunnelartigen Transportkanäle kann durch geeignete Förderleisten vor der Blende unterstützt werden. Zweckmäßigerweise liegt der Neigungswinkel zwischen 0,5° und 7°, vorzugsweise zwischen 1° und 3°.
  • Bei einer geneigten Ausführung der gesamten Trocken-Kühl-Trommel, bei der der Transport des Feststoffes durch die Kombination der Drehung und der Neigung der Trommel erfolgt, kann unter bestimmten Umständen auf eine zur Achse der Trommel schräge Anordnung der tunnelartigen Transportkanäle verzichtet werden.
  • Die Ausschnitte in der Trommelwandung werden vorzugsweise im gleichen Winkel zur Achse des Trockners/Kühlers wie die tunnelartigen Transportkanäle gestaltet und liegen damit jeweils zwischen den tunnelartigen Transportkanälen. Eine andere Gestaltung der Ausschnitte in der Trommelwandung, z.B. in Form von kreisrunde Röhren, zur Erreichung einer ausreichenden Stabilität der Trommelwandung in diesem Bereich, ist denkbar.
  • Am Beginn der Kühlzone, bzw. am Ende der Absaugzone kann eine dem Stauwehr nach der Trocknungszone ähnliche Blende installiert werden, die verhindert, dass der durch die tunnelartigen Transportkanäle in die Kühlzone transportierte Feststoff in den Bereich der Absaugung zurück läuft und durch die Durchströmungsöffnungen in der Trommelwandung im Bereich des Absauggehäuses in das Absauggehäuse fällt.
  • Um den Durchtritt der verbrauchten Kühlluft in den Bereich der Absaugung zu ermöglichen, besitzt die Blende ebenfalls eine vorzugsweise mittig angeordnete zentrale Blendenöffnung, z.B. in Form eines kreisrunden Ausschnitts. Die verbrauchte und aufgewärmte Kühlerabluft strömt durch die Blende und wird gemeinsam mit der Abluft aus der Trocknungszone über die Durchströmungsöffnung in der Trommelwandung sowie über das in diesem Bereich der Trommel angeordnete Absauggehäuse abgesaugt.
  • Nach Durchtritt des getrockneten, heißen Feststoffes durch die tunnelartigen Transportkanäle im Bereich des Absauggehäuses wird der Feststoff durch Hub- und Leitschaufeln aufgenommen und in der Kühlzone des Trockners/Kühlers gekühlt. Durch die beschriebene vorzugsweise Bauart wird eine Gegenstromführung zwischen dem Feststoff und der Kühlluft in der Kühlzone erreicht, wodurch eine besondere Effizienz der Kühlung erreicht wird.
  • Die beschriebene Lösung hat nicht den Nachteil, dass der zu kühlende Feststoff mit heißen Wandungen einer innen liegenden Trocknungstrommel in Kontakt kommt. Die Kühlwirkung wird dadurch maximiert.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Zentralbereich eine Trennwand zwischen den beiden Blenden für die Absaugung der Trocknungsluft und die Absaugung der Kühlluft eingefügt, welche verhindert, dass sich die beiden Abluftströme vermischen.
  • Außerdem werden in die Trommelwandung jeweils separate Ausschnitte für die getrennte Absaugung einerseits der Trocknungsluft und andererseits der Kühlluft eingebracht sowie ein ebenfalls geteiltes Absauggehäuse für die Abluft installiert.
  • Diese Ausführung des Zentralbereichs in Verbindung mit dem geteilten Absauggehäuse ermöglicht die getrennte Abführung der beiden Abluftströme und eine damit variable Weiterverwendung der beiden Abluftströme, z.B. für eine Rückführung der aufgewärmten, noch trockenen Kühlluft in den Trocknungsprozess oder als vorgewärmte Verbrennungsluft für den Heißgaserzeuger. Eine derartige Weiternutzung der Abluftströme hat den Vorteil, die Energiebilanz der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich zu verbessern.
  • Da die aufgewärmte Kühlluft einen wesentlichen Teil der zuvor im getrockneten heißen Feststoff befindlichen Wärme beinhaltet, lässt sich durch die erfindungsgemäße Ausführung die aus dem Feststoff rückgewonnene Wärme für einen besonders effizienten Betrieb des Trockners/Kühlers verwenden.
  • In einer weiteren Ausführungsform des geteilten Zentralbereiches und des geteilten Absauggehäuses kann die erfindungsgemäße Anordnung auch einerseits zur Absaugung der Trocknungsluft und in Unterscheidung zur vorher beschriebenen Variante zur Einführung der Kühlluft verwendet werden. Die Kühlluft durchströmt dann die Kühlzone im Gleichstrom mit dem getrockneten und zu kühlenden Feststoff und tritt am Ende der Trommel aus, an dem auch der Feststoff austritt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die heiße Trocknungsluft anstatt am vorderen Ende der Trommel, an dem der feuchte Feststoff eingegeben wird, auch über das geteilte Gehäuse und den geteilten Zentralbereich zugeführt werden. Die Trocknungsluft durchströmt dann die Trocknungszone im Gegenstrom zum feuchten und zu trocknenden Feststoff, was in einigen praktischen Fällen zu einer besonders effizienten Trocknung des Feststoffes führen kann.
  • Um Wärmeverluste im Bereich der Trocknungszone zu vermeiden, kann dieser mit einer wärmetechnischen Isolierung versehen werden.
  • Es kann vorkommen, dass feinkörniger Feststoff durch die Geschwindigkeit der Luftströmung sowohl der Trocknungsluft als auch der Kühlluft durch die Blendenöffnungen der Stauwehre mitgerissen wird. Wird dieser Feststoff nachfolgend nicht mit der Abluft über die Ausschnitte in der Trommelwandung und über das Absauggehäuse z.B. zur nachgeschalteten Staubabscheideeinrichtung befördert, so besteht die Gefahr, dass dieser meist feinkörnige Feststoff nach unten durch die Absaugöffnungen fällt und sich im unteren Teil des Absauggehäuses ansammelt und über die Dauer des Anlagenbetriebes zu Problemen führt.
  • Dieser Feststoff kann über eine Öffnung im unteren Bereich des Absauggehäuses des Zentralbereichs und eine Feststoffschleuse (z.B. eine Zellenradschleuse oder eine Klappe) nach unten abgeführt werden.
  • Zwei bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Schnittdarstellung durch eine nicht zur Erfindung gehörende Vorrichtung mit einem "einteiligen" Zentralbereich;
    Figur 2
    eine schematische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem "zweiteiligen" Zentralbereich;
    Figur 3
    eine schematische, perspektivische Darstellung des Zentralbereichs gemäß Figur 1;
    Figur 4
    eine schematische Seitenansicht eines nicht zur Erfindung gehörenden Zentralbereichs;
    Figur 5
    eine schematische Frontansicht eines nicht zur Erfindung gehörenden Zentralbereichs gemäß Figur 4
  • Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer nicht zur Erfindung gehörenden Vorrichtung mit einem Eintrittsgehäuse 1 auf der linken Seite. In dessen Nähe befindet sind eine Vorrichtung für den Feststoff-Eintritt 2, durch den das zu trocknenden und zu kühlenden Schüttgut in die nicht zur Erfindung gehörende Vorrichtung eingebracht wird. Ebenfalls an der linken Stirnseite der nicht zur Erfindung gehörenden Vorrichtung befindet sich ein Brenner 3, der die Funktion eines herkömmlichen Heizbrenners aufweist, und dafür sorgt, dass ausreichend heiße Luft in die nicht zur Erfindung gehörende Vorrichtung eingebracht wird. Der Brenner 3 umfasst gegebenenfalls noch eine Brennkammer zur Erreichung einer gleichmäßigen Lufteintrittstemperatur und um zu verhindern, dass die Flamme des Brenners offen im Trockner brennt. Gemäß Figur 1 ist das Eintrittsgehäuse 1 ortsfest installiert und die Trommel der nicht zur Erfindung gehörenden Vorrichtung lagert mit dem Laufring 11 rotierbar auf den Laufrollen 12. Als Antriebsmechanismus kann beispielsweise ein Direktmotor, ein Ritzel mit Getriebe, einen Zahnkranz oder ein Kettenantrieb verwendet werden.
  • Diese technischen Lösungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und im Wesentlichen gleichwirkend und austauschbar. Sie sind in Fig. 1 und Fig. 2 nicht dargestellt.
  • Beim Eintrag einer bestimmten Menge des schüttbaren Stoffes in das Eintrittsgehäuse 2 weist diese Menge eine bestimmte Temperatur mit einem bestimmten Feuchtigkeitsgrad A0 auf. Diese Menge durchläuft in der Trockenzone 6 unterschiedliche Trocknungszustände von A1 bis An, wobei A1 einen eher feuchten Zustand und An einen bereits fast trocknen, jedoch erhitzten Zustand bezeichnet. Ebenso verändert sich die Temperatur T1 in der Trockenzone 6 von T1, die eine eher hohe Temperatur bezeichnet zu Tn, die eine niedrigere Temperatur bezeichnet.
  • Der Transport des schüttbaren Stoffes innerhalb der Trockenzone 6 der Trommel kann durch unterschiedliche technische Maßnahmen erfolgen. Zum einen ist es möglich, den Transport innerhalb der Trockenzone 6 der Trommel durch an der Trommelwand befindliche Fördermittel, beispielsweise in Form von Leitschaufeln (nicht dargestellt) zu bewerkstelligen. Derartige Fördermittel sind seit langen bekannt. Ebenso ist es möglich, die Trommel zu neigen und durch den Neigungswinkel eine Förderung zu ermöglichen. Grundsätzlich ist jedoch die Verwendung von Leitschaufeln zu bevorzugen, da eine Vermischung des zu trocknenden schüttbaren Stoffes vorteilhaft ist und die Trocknung begünstigt.
  • Sobald der schüttbare Stoff gemäß Figur 1 am rechten Rand der Trockenzone 6 ist, verlässt er den Bereich A und tritt in den Zentralbereich B ein. Der Zentralbereich B wird auf beiden Seiten von einer Blende 8A, 8B begrenzt. Durch den Zentralbereich B hindurch verlaufen tunnelartige Transportkanäle 9, durch die der zu trocknende schüttbare Stoff von der Trockenzone 6 in die Kühlzone 7 gefördert wird. Eine bevorzugte Ausgestaltung des Zentralbereichs B wird in Figur 3 bis 5 näher beschrieben.
  • Nach Verlassen der Trockenzone 6 bzw. Bereichs A und des Zentralbereichs B sollte der schüttbare Stoff im Wesentlichen trocken sein. Wie bereits schematisch in Figur 1 gezeigt, kann die Trockenzone 6 wesentlich länger als die Kühlzone 7 ausgebildet sein. In der Kühlzone 7, bzw. Bereich C wird der schüttbare Stoff auf eine vorbestimmte Temperatur gekühlt und kann als getrockneter, gekühlter Stoff die nicht zur Erfindung gehörende Vorrichtung verlassen.
  • Gemäß Figur 1 erfolgt die Trocknung im Gleichstrom, d.h. der trocknende Gasstrom mit Temperatur T1 bis Tn verläuft in derselben Richtung wie der Materialstrom A1 bis An. In der Kühlzone 7 erfolgt die Kühlung jedoch im Gegenstrom, d.h. der Materialstrom C1 nach Cn erfolgt entgegen der Strömungsrichtung der Kühlluft (KL) K1 bis Kn. Dadurch wird das Abkühlen begünstigt. Erfindungsgemäß treten sowohl die erwärmte Kühlerabluft Kn als auch die feuchte Trocknerabluft Tn durch den Zentralbereich als Abluft AL aus. Hierzu weist der Zentralbereich B zwischen den beiden Blenden 8A und 8B zwei zentrale Blendenöffnungen 13A und 13B (siehe Figur 4) auf, die es erlauben, dass die Trocknerabluft Tn und die Kühlerabluft Kn zuerst durch diese zentrale Blendenöffnungen 13A und 13B hindurchströmen, um anschließend durch die Durchströmungsöffnungen 14A bis 14F (siehe Figur 5) die nicht zur Erfindung gehörende Vorrichtung zu verlassen.
  • Mit der Trocknungs- oder Kühlluft in den Zentralbereich mitgeführte Stäube und Partikel werden entweder mit der Abluft AL mitgeführt und können in nachfolgenden Abscheidern (Abluftfilter oder Zyklone nicht gezeigt) von der Luft abgeschieden werden, oder sie fallen als Feingut FG im Zentralbereich nach unten und durch die jeweils unten befindlichen Durchströmungsöffnungen 14 in das Gehäuse 4. Der getrocknete und gekühlte Feststoff FS wird als Endprodukt auf der rechten Seite der nicht zur Erfindung gehörenden Vorrichtung gemäß Figur 1 ausgegeben.
  • Figur 2 zeigt die gleiche Vorrichtung wie Figur 1 bis auf den Unterschied, dass der Zentralbereich B erfindungsgemäß zweiteilig ausgebildet ist, d.h. die Trockenzone 6 wird durch eine Trennwand 10 von der Kühlzone 7 abgetrennt. Durch die räumliche Trennung der beiden Bereiche ist es auch notwendig, dass die Abluftabführung und die Feingutabführung ebenfalls getrennt ablaufen und somit im Gehäuse 4 ebenfalls zwei Abscheidungsbereiche vorliegen. Die Trocknerabluft wird gemäß Figur 2 mit TAL und die Kühlerabluft mit KAL bezeichnet. Die beiden Feingutabführungen werden mit FG1 und FG2 bezeichnet. Der getrocknete und gekühlte Feststoff FS wird als Endprodukt auf der rechten Seite der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 2 ausgegeben.
  • Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Zentralbereichs B mit einer Vielzahl von Leitblechen 15A bis 15F. Die Funktion der Leitbleche 15A bis 15F liegt darin, ein Eintragen der schüttbaren Stoffe von der Trockenzone 6 bzw. A in den Zentralbereich B zu begünstigen und zu unterstützen. Die Leitbleche sind vorzugsweise leicht geneigt, um ein Einrieseln in die tunnelartigen Kanäle 9A bis 9F zu ermöglichen. '
  • Figur 4 und Figur 5 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform des Zentralbereichs B, jedoch ohne Leitbleche. Figur 4 zeigt eine schematische Seitenansicht, wobei jedoch die Trommelwandung, die die Transportkanäle 9D, 9E und 9F verdeckt, nicht dargestellt ist. Gemäß Figur 5 sind sechs tunnelartige Transportkanäle 9A bis 9F und sechs Durchströmungsöffnungen 14A bis 14F vorgesehen. Die tunnelartigen Transportkanäle 9A bis 9F erstrecken sich von der einen Blende 8A bis zur anderen Blende 8B, jedoch verlaufen die tunnelartigen Transportkanäle 9A bis 9F unter einem Winkel α ungleich 90°, vorzugsweise zwischen 2° und 30°. Durch den Winkel α ungleich 90° wird der technische Effekt erzielt, dass bei Rotation des Zentralbereichs B im Uhrzeigersinn der schüttbare Stoff in die tunnelartigen Transportkanäle 9A bis 9F in Richtung Pfeil AC gefördert wird und dort, vergleichbar mit einem Förderrad in der Position 9D bis 9F in der Trocknerzone 6 aufgenommen und in der Position 9A und 9B wieder, jedoch im Bereich der Kühlzone 7 abgegeben wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Eintrittsgehäuse
    2
    Feststoffeintritt
    3
    Brenner
    4
    Absauggehäuse
    5
    Austrittgehäuse
    6
    Trockenzone
    7
    Kühlzone
    8
    Blende
    9
    tunnelartige Transportkanäle
    10
    Trennwand
    11
    Laufring
    12
    Laufrollen
    13
    Blendenöffnungen
    14
    Durchströmungsöffnungen
    15
    Leitbleche

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen bestehend aus einer drehbaren Trommel mit:
    - Mitteln (2) zur Aufnahme des schüttbaren Stoffes in einen ersten Bereich (A);
    - Mitteln (5) zur Abgabe des schüttbaren Stoffes aus einem zweiten Bereich (C);
    - Mitteln (3) zum Eintragen von heißen Gasen in den ersten Bereich (A); und
    - Mitteln zum Eintragen von Kühlluft (KL) in den zweiten Bereich (C),
    wobei zwischen dem ersten Bereich (A) und dem zweiten Bereich (C) ein Zentralbereich (B) angeordnet ist, der aus einer ringartigen Struktur mit einer ersten Blende (8A) und einer zweiten Blende (8B) mit jeweils zentralen Blendenöffnungen (13A, 13B) besteht, die zwei zueinander parallele Blendenebenen bilden, und eine Vielzahl von zum Zentralbereich (B) geschlossenen Transportkanälen (9A-9F) zum Transport des schüttbaren Stoffes vom ersten in den zweiten Bereich (A, C) der drehbaren Trommel aufweisen, und
    wobei sich die Transportkanäle (9A-9F) von der ersten bis zur zweiten Blende (8A, 8B) unter einem Winkel α ungleich 90° gegenüber den beiden Blendenebenen erstrecken,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Zentralbereich (B) zur separaten Führung der Trocknerluft und der Kühlerluft von einer zu den Blendenebenen parallelen Trennwand (10) unterteilt wird und lediglich die Transportkanäle (9A-9F) von der Trennwand (10) ausgenommen sind.
  2. Vorrichtung zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportkanäle (9A-9F) gleichmäßig über die ringartige Struktur verteilt angeordnet sind.
  3. Vorrichtung zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentralbereich (B) Durchströmungsöffnungen (14A-14F) für die gasförmigen Medien in der drehbaren Trommel jeweils neben den Transportkanälen (9A-9F) vorgesehen sind.
  4. Vorrichtung zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (A) der Trommel zur Trocknung oder Erhitzung oder Reaktionsführung und der zweite Bereich (C) der Trommel zur Kühlung oder weiteren Reaktionsführung des schüttbaren Stoffes bestimmt ist.
  5. Vorrichtung zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (A) und zweite Bereich (C) der Trommel jeweils mit Fördermitteln versehen sind, die einen Transport des schüttbaren Stoffes in die Transportkanäle (9A-9F) hinein und nach dessen Austritt aus den Transportkanälen (9A-9F) einen Transport des schüttbaren Stoffes im zweiten Bereich (C) bis zur Abgabe des schüttbaren Stoffes bewirken.
  6. Vorrichtung zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralbereich (B) von einem Gehäuse (4) zur Abführung oder zur Zuführung der gasförmigen Medien umgeben ist.
  7. Vorrichtung zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) nach oben eine oder zwei Abluftkanäle und an seiner Unterseite ein oder zwei Feingutauslässe aufweist.
  8. Vorrichtung zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Vorrichtung gegenüber der Horizontalen in Transportrichtung geneigt ist.
  9. Vorrichtung zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel zwischen 0,5° und 7°, vorzugsweise zwischen 1° und 3° liegt.
  10. Verfahren zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen bestehend aus den Schritten:
    - Eintragen eines feuchten oder zumindest kalten, schüttbaren Stoffes in einen Trocknerbereich (A);
    - Rotieren des Trocknerbereichs (A);
    - Eintragen von heißen Gasen in den Trocknerbereich (A);
    - Trocknen und Transport des schüttbaren Stoffes innerhalb des Trocknerbereichs (A) zu einem Zentralbereich (B);
    - Transport des getrockneten, heißen, schüttbaren Stoffes in zum Zentralbereich (B) geschlossenen Transportkanälen (9) durch den Zentralbereich (B) mit Öffnungen (14) zur Gas Zuführung oder Abführung;
    - Eintritt oder Austritt des heißen Gases über die Durchströmungsöffnungen (14) im Zentralbereich (B) und über das Gehäuse (4) und den angeschlossenen Abluftkanal;
    - Transport des trocknen, heißen, schüttbaren Stoffes in den Kühlungs - bereich (C);
    - Eintragen von Kühlluft (KL) und Kühlen des trocknen, heißen, schüttbaren Stoffes im Gleichstrom- oder Gegenstromverfahren;
    - Ausströmen der erwärmten Kühlluft;
    - Austrag des trocknen, abgekühlten, schüttbaren Stoffes (FS),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Zentralbereich (B) zur separaten Führung der Trocknerluft und der Kühlerluft von einer zu den Blendenebenen parallelen Trennwand (10) unterteilt wird und lediglich die Transportkanäle (9A-9F) von der Trennwand (10) ausgenommen sind.
  11. Verfahren zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen gemäß Anspruch 10, weiterhin bestehend aus dem Schritt:
    - Abscheiden von Feingut (FG) im Zentralbereich (B), vorzugsweise durch schwerkraftbedingtes Herabfallen.
  12. Verfahren zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen von schüttbaren Stoffen gemäß Anspruch 10 oder 11, weiterhin bestehend aus dem Schritt:
    - Zurückführen des austretenden, erwärmten Kühlluftstroms in den Trocknerbereich (C) als vorgewärmte Trocknungsluft zum Trocknen des kalten und zumindest feuchten, schüttbaren Stoffes und damit verbundene Wärmerückgewinnung bzw. Abwärmenutzung aus der Kühlerabluft.
  13. Verfahren zum Trocknen oder Erhitzen und Kühlen eines feuchten oder zumindest kalten, schüttbaren Stoffes, wobei die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet wird.
  14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung oder Erhitzung oder Reaktionsführung im ersten Bereich statt im Gleichstrom im Gegenstrom zwischen Gas und schüttbarem Stoff ausgeführt wird.
  15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung oder Reaktionsführung im zweiten Bereich statt im Gegenstrom im Gleichstrom zwischen Gas und schüttbarem Stoff ausgeführt wird.
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