FI66485C - Anordning vid torkning av pulverformigt kornigt eller spaonformigt material - Google Patents

Description

' 66485

Kuivatin jauhemaisen, raemaisen tai laetumalsen aineen kuivatuksessa

Anordnlng vid torkning av pulverformigt, kornigt eller spänformigt material

Keksinnön kohteena on kuivatin jauhemaisen, raemaisen tai laetumalsen aineen kuivattamiseksi, jossa kuivaus tapahtuu puhaltamalla kulvausilmaa kuivattavasta materiaalista muodostetun kulvauspatjan läpi, jonka alapuolelta, jonne kuivausilma puhalletaan, kuivattua materiaalia poistetaan 5 jatkuvasti ja/tai jaksottaisesti ohuin kerroksin kulvauspatjaa sekoittamatta ja vastaavasti tuodaan kosteaa kuivattavaa materiaalia kuivauspat-jan yläpuolelle, josta kuivausilma poistuu kulvauspatjan yhteydestä siten, että kuivatin toteuttaa jatkuvan vastavirtaperiaatteen mukaisen kuivaus-prosessin, ja joka kuivatin käsittää kulvauskammion kulvauspatjaa varten 10 ja johon kuivattimeen kuuluu kanavat, jotka on yhdistetty kuivauskammioon, sekä mainittuihin kanaviin yhdistetyt laitteet kuivausilman kierrättämiseksi mainittujen kanavien kautta kulvauspatjan läpi sekä laitteet joilla, sopivimmin suljettuna kiertona, puhallettavaa kulvausilmaa kuivataan ja lämmitetään, ja jonka kulvauskammion yhteyteen on järjestetty tyhjen-15 nysvilra, joka muodostaa kulvauspatjan tukipohjan.

Esimerkkejä keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella kuivattavista mainittakoon turve, vilja, puuhake tai -lastut, erilaiset elintarvike-, rehu- ja/tai kemiallisen teollisuuden jauhemaiset tai raemaiset tuotteet 20 ja muut vastaavat.

Tunnettujen yksipatjaleten kuivausmenetelmien, joissa ilmavirta kulkee vain kerran kulvauspatjan läpi, epäkohtana on kuivauksen jaksottaisuus ja suuri energian kulutus patjan kuivausjakson lopulla, jolloin ilma ei 25 enää kyllästy virratessaan kulvauspatjan läpi.

Tähän keksintöön liittyvän tekniikan tason osalta viitataan kansainvälisessä symposiumissa: Industrial application of heat pumps, 24-26.3.1982 pidettyyn esitelmään 0. Curis ja J.D. Laine: "Gas motors driving heat 30 pumps in the malting Industry". Tässä esitelmässä esitetyssä kuivausmenetelmässä edellä esitetyt puutteet on pyritty poistamaan kytkemällä kaksi 2 66485 kuivauspatjaa sarjaan siten, että kulvausilma virtaa ensin kuivemman ja sen jälkeen kosteamman patjan läpi. Tämänkin menetelmän epäkohtana voidaan mainita seuraavat seikat: kuivauksen jaksottaisuus kaksinkertainen kuivaus-laitteisto, monimutkainen ilmankierrätys sekä suuri puhallintehon tarve.

5

Fl-patenttijulkaisusta n:o 57 485 on ennestään tunnettu sellainen kuivaus-menetelmä, jossa kuivauspatjan alapuolelta poistetaan tietyn paksuinen kuivunut materiaalikerros olennaisesti sekoittamatta yläpuolella olevaa vielä märkää materlaalikerrosta.

10 SE-patenttijulkaisusta n:o 95 687 ja DE-patenttijulkaisusta n:o 501 829 on ennestään tunnettuja sellaiset kuivauslaitteet, jotka käsittävät tyhjennysvlirarakenteen, joita käytetään materlaallkerroksen poistoon kuivauspatjan alapuolelta.

15

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön kuivattimelle on tunnusomaista se, että mainitun tyhjennyevliran yläpuolelle on järjestetty sulkuviira tai vastaava seinämärakenne, jolla kuivauspatjan pohja on suljettavissa siinä yhteydessä, kun tyhjennysvii-20 ralla kuivauspatjan pohjasta siirretään pois kuivattua materiaaliker-rosta.

Keksinnön mukaisessa kuivattlmessa vastavirtaperlaatteen mukainen lämpötila- ja kosteusjakautuma patjassa säilyy edullisesti tyhjennyksen ja 25 täytön aikanakin. Tätä ominaisuutta ei tunnetuissa moni- tai yksikerros-patjamenetelmlssä tai -laitteissa ei ole, minkä vuoksi niillä el saavuteta olennaisesti jatkuvaa kuivausprosessia, joka on välttämätön pyrittäessä mahdollisimman pieneen kuivausenergian kulutukseen.

30 Kulvausllman kuivaus ja lämmitys suoritetaan edullisimmin lämpöpumpun avulla, jolloin lämpöpumppu siirtää kostean ilman kuivuessa höyrystimellä talteen saadun veden tlivistymislämmön kompressorin välityksellä kuivaus-ilman lämmittämiseen lauhduttimellä.

35 Seuraavaesa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioihin, joiden yksityiskohtiin keksintö ei ole rajoitettu.

3 66485

Kuvio 1 esittää kaaviota keksinnön mukaisesta ykeipllrlsestä kondenssi-kuivaimesta.

Kuvio 2 esittää kaaviota keksinnön mukaisesta moniplirlsestä kondenssi-5 kuivaimesta.

Kuvio 3 esittää kuvion 1 tai 2 mukaista kuivausmenetelmää Mollier-dia-grammissa.

10 Kuviot 4A,4B,4C,4D ja 4E esittävät kuvion 1 tai 2 mukaisen kondenssi-kuivaimen kulvauspatjan tyhjennys- ja täyttömekanismin erästä toteu-tuseelmerkkiä sen toiminnan eri valheissa.

Kuviossa 1 esitetty keksinnön mukainen ilmakierroltaan täysin suljettu 15 ykslpiirinen kondensslkuivain. Kuivaln käsittää kuivauskammlon 20, jonka yhteydessä on kuivattavasta materiaalista muodostettu kuivaus-patja 6. Kuivauspatja 6 on myöhemmin selostettavan tyhjennysvllran 14 kannatuksessa. Kuivausilmavlrta tuodaan kanavaa 21 pitkin kuivaus-kammioon 20, jossa se pakotetaan kulvauspatjan 6 läpi, mitä kuvaavat 20 nuolet F.. Kuivauskammlon 20 yläosa on liitetty kanavaan 22, jonka L» kautta kuivausllmavirtaus johdetaan keksinnössä sovellettavan lämpöpumpun 30;31 käsiteltäväksi. Kuivausilmaa kierrätetään järjestelmässä puhaltimen 7 avulla. Kuivauspatjaeta 6 tuleva kostea ilmavirta FQut johdetaan lämpöpumpun 30 höyrystimelle 5, jonka kylmään 25 pintaan vesihöyry tiivistyy. Höyrystimessä 5 oleva kylmä aine höyrystyy veden tiivistymisestä ja ilman jäähtymisestä vapautuvan energian avulla. Lämpöpumpun 30 kompressori 1 nostaa höyrystyneen kylmäaineen riittävän korkeaan paineeseen, jotta höyry lauhduttimessa 2 lauhtuessaan voi luovuttaa vapautuvan lämmön kuivausilman lämmittämiseen. Lauhdut-30 timessa 2 nesteytynyt kylmäaine jäähdytetään lämpökertoimen parantamiseksi alijäähdyttimessä 3, joka toimii samalla kuivausilman esilämmit-tlmenä. AIijäähdyttimeltä 3 jäähtynyt freon tai vastaava virtaa pai-suntaventtiilin 4 kautta höyrystimelle 5. Paisuntaventtiilissä 4 tapahtuu kylmäaineen paineen lasku lauhduttimen 2 paineesta höyrystimen 5 35 paineeseen. Näin lämmitetty kuiva ilmavirta johdetaan kuivaus-patjan 6 alaosaan.

4 66485

Kuviossa 2 esitetty keksinnön mukainen monipllrlnen kondensslkulvaln on osien 6,14,20,21 ja 22 kohdalta samantapainen kuin edellä esitetty. Monipllrlnen lämpöpumppu 31 käsittää useita erillisiä lämpöpumppupiirejä, joiden höyrystimet 11a,11b ja 11c on kytketty kuivattavaan Ilmavirtaan 5 Fout n^hden siten, että Ilmavirran Fout lämpötila laskee höyrystimien 11a,11b,11c kautta kulkiessaan. Vastaavasti alijäähdyttimet 10c,10b ja 10a ja lauhduttimet 9c,9b ja 9a on kytketty niin, että kuivausilmavirta lämpenee alijäähdyttimien 10a,10b,10c ja lauhduttimien 9a,9b,9c läpi mennessään. Lämpöpumpun 31 eri piirit on kytketty niin, että ensimmäinen 10 höyrystin 11a, viimeinen lauhdutin 9a ja viimeinen alijäähdytin 10a kuuluvat samaan suljettuun piiriin. Muut lämpöpumppupiirit on kytketty vastaavasti. Moniplirisen lämpöpumpun lämpökerrointa parantavan vaikutuksen osalta yleensä viitataan teoriaan, joka on esitetty hakijan edellä mainitussa Fl-patenttihakemuksessa n:o 810477.

15

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisen kuivausprosessln Mollier-piirros on esitetty kuviossa 3, johon on piirretty kaksi kulvausprosessia, jotka eroavat toisistaan kuivauspatjan 6 jälkeisen ilman kosteusprosentin suhteen. Tällöin voidaan havainnollisesti tarkastella patjan 6 puoleisen ilman 20 kosteuden vaikutusta ominaisenergian kulutukseen. Kuviossa 3 on esitetty: - prosessi 1. (ABC): ilman loppukosteus kuivauspatjan jälkeen 100 % - prosessi 2. (ABC): ilman loppukosteus kuivauspatjan jälkeen 70 Z Ominaisenerglakulutukeet

Ahi 25 0EK! - TGq-

Ah„ Ah.

O EK - 2 Ax2 Ax2 30 OEKj/OEK2 = Ax2/äXj “ 0,6 Tämän lisäksi lämmönsiirto prosessin 1 mukaisilla arvoilla toimivassa höyrystimessä on tehokkaampaa, mikä puolestaan parantaa lämpökerrointa 35 ja pienentää energian kulutusta.

Kondensslkulvalmen ominaisenergian kulutuksella voidaan johtaa lauseke 5 66485 ra. · Δρ OEK = ---.--- + ---rr (1)

(£ - 1) f np · Pki · H

missä OEK = ominaisenergian kulutus (J/kg H^O) 5 e = lämpökerroin f = Δχ/Ah (kg H_0/J) kyllästyskäyrällä .3 p^ = kuivan ilman tiheys (kg ki/m ) nu = ilmavirta (kg ki/s) Δρ = puhaltimen kokonaispainehäviö (Pa) 10 H = haihdutus (kg l^O/s) η = puhaltimen hyötysuhde Lämpökerroin e on 15

TL

_ l (*y\ ε “ npr ’ ΔΤ0 + ΔΤ + ΔΤ„ + ΔΤ ~~ 1 S L H puh missä T = lauhtumislämpötila (K)

Li 20 ΔΤ = lauhduttimen asteisuus (K)

L

ΔΤ = höyrystimen asteisuus (K) ATpuh = ^^man lämpötilan nousu __*2_r η " p. . (c , · x + c .) 25 Ρ ki ph pi missä c ^ = vesihöyryn ominaislämpö (J/kg H^O) x = ilman kosteus (kg ^O/kg ki) c ^ = kuivan ilman ominaislämpö (J/kg) 30 Ah = entalpiaero höyrystimen yli (J/kg ki) ja δτ8--S- . —(3) m · f · (c . · x + c .) ε - 1 ph pi 35 Sijoittamalla yhtälö (3) yhtälöön (2) ja tämä edelleen ominaisenergian kulutuksen kaavaan (1) voidaan optimoida m^ niin, että OEK saa minimiarvon.

6 66485

Esim. H = 0,26 kg H^O/s Δρ « 600 Pa % °’8 "pr * °·65

5 ATl = 5°C

ΔΤη - 5°c

T..... ... = 35°C

jälk.hoyr. 7

f = 3,27 · 10 kg H20/J

x = 0,037 kg H^O/kg ki

10 cph * 1,87 kJ/kg°C

c . = 1,007 kJ/kgki°C

P1 3 = 1,05 kg ki/m

Esim.

15 tulos m. = 70 kg ki/s x opt ε = 9,4 opt OEK = 560 kJ/kg H20 20

Keksinnön mukainen jatkuvatoiminen kuivauspatja 6 voidaan toteuttaa esimerkiksi kuvioissa 4A...4E esitetyn kaltaisella kaksoisviiramenetel-mällä ja -laitteella, joka koostuu tyhjennysviirasta 14 ja sulkuvii-rasta 13. Sulkuviira 13 ja tyhjennysviira 14 on sijoitettu sisäkkäin 25 kuviosta 4 näkyvällä tavalla. Sulkuviiran 13 päitä on merkitty viitenumeroilla 13a ja 13b. Sulkuviira 13 on järjestetty kääntöpyörien 18 ympärille ja sen päät 13a ja 13b on yhdistetty toisiinsa esim. ketjuilla tai nauhoilla suljetuksi silmukaksi. Tyhjennysviira 14 on järjestetty suljetuksi silmukaksi kääntöpyörien 17 ympärille. Tyhjennysviira 14 on 30 varustettu kolilla tai mukaanottimilla 16. Sulkuviiran 13 ja tyhjennys-viiran 14 yläpuolelle on järjestetty edellä mainittu kuivauskammio 20, jonka sisällä on kuivauspatja 6. Kuivauskammiossa 20 on sulkuviiran 13 yläjuoksun tason välittömästi yläpuolella joukko perättäisiä, pienen välin päässä toisistaan olevia seinämiä 15, jotka ulottuvat sopivimmin 35 kuivauskammion 20 ja sulkuviiran 13 ja 14 poikittaiselle leveydelle.

Edellä selostettu laite toimii seuraavalla tavalla.

66485 7

Kuivausvaiheen aikana kuivattavasta materiaalista M muodostettu patja 6 on tyhjennysviiran 14 päällä ja ilmavirta F puhalletaan alhaalta ylös- i_i päin kuivauspatjän 6 läpi. Sulkuviira 13 on tällöin syrjässä kuvion 4A osoittamssa asennossa. Kun tyhjennysviiraa 14 lähinnä oleva kerros 5 kuivattavaa materiaalia M on riittävän kuivaa, kuvion 4B mukaisesti alkaa tyhjennysjakso, jolloin kuiva kerros poistetaan kuivaus-patjan 6 pohjalta.

Tyhjennysjakson alussa tyhjennysviira 14 alkaa liikkua ja kuljettaa 10 kuivattua materiaalikerrosta pois. Samanaikaisesti ja samalla nopeudella tyhjennysviiran 14 kanssa kulkee patjan 6 alapintaa pitkin sulkuviira 13 estäen patjan 6 tyhjentymisen etureunastaan tyhjälle tyhjennysviiralle 14' (kuvio 4B i. Kuivauspatjän 6 kulkeutuminen sulku-viiran 13 mukanan voidaan estää esim. kehikolla 15 tai vastaavalla.

15

Kuvion 4C mukaisesti patjan 6 kerroksen tyhjennysjakso on suoritettu.

Tämän jälkeen vedetään sulkuviira 13" pois patjan 6 alta tyhjennys-viiran 14" ollessa paikallaan ja jauhemaista materiaalia oleva kuivaus-patjan 6 osa M' putoaa kuvion 4D mukaisesti tyhjennysviiralle 14. Tämän 20 jälkeen voidaan kuvion 4E mukaisesti patjan 6 yläpintaan lisätä poistettua kerrosta vastaava määrä märkää kuivattavaa tavaraa laittein 19, jotka liikkuvat kuvioon 4E merkityn nuolen A suunnassa materiaalilisäystä Mp jakaessaan.

25 Mitä ohuempi kerros M^ kuivaa tavaraa poistetaan sitä jatkuvakäyttöisempi kuivauspatja 6 on.

Keksinnön mekaaninen toteutus voi huomattavasti poiketa edellä esitetyistä. Suljetun silmukan muodostavien sulkuviiran 13 ja tyhjennysviiran 30 14, jotka kulkevat kääntöpyörien 17 ja 18 ympäri, asemesta voidaan käyt tää esim. edestakaisin liikkuvia kolakuljettimia ja seinämärakenteita. Myös kuivauskanmio 20 ja laitteet 19, joilla kuivauspatjaa 6 jaksottain tai jatkuvasti täydennetään voidaan järjestää monella eri rakenteella, jotka voivat huomattavasti poiketa edellä esitetystä.

Keksinnön menetelmän ja laitteen yhteydessä voidaan käyttää useita ennestään tunnettuja eri materiaalien kuivatuksen yhteydessä hyviksi havait- 35 8 66485 tuja sekä laite- että menetelmäteknisiä ratkaisuja, jotka täydentävät keksinnön mukaista menetelmää taikka laitetta.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän 5 keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella.

Claims (4)

6 6485

1. Kuivatin jauhemaisen, raemalsen tai lastumalsen aineen kuivattamiseksi, jossa kuivaus tapahtuu puhaltamalla kulvausilmaa kuivattavasta materiaalista muodostetun kuivauepatjan (6) läpi, jonka alapuolelta, jonne kuivausilma (F^, ) puhalletaan, kuivattua materiaalia poistetaan 5 jatkuvasti ja/tai jaksottaisesti ohuin kerroksin (M^) kuivauspatjaa sekoittamatta ja vastaavasti tuodaan kosteaa kuivattavaa materiaalia kuivauspatjan (6) yläpuolelle, josta kuivausilma (FL) poistuu kuivaus-patjan (6) yhteydestä siten, että kuivatin toteuttaa jatkuvan vasta-virtaperiaatteen mukaisen kulvausprosessin, ja joka kuivatin käsittää 10 kuivauskammion (20) kuivauspatjaa (6) varten ja johon kuivattimeen kuuluu kanavat (21,22), jotka on yhdistetty kuivauskammioon (20), sekä mainittuihin kanaviin (21,22) yhdistetyt laitteet kuivaueilman kierrättämiseksi mainittujen kanavien (21,22) kautta kuivauspatjan (6) läpi sekä laitteet (30;31) joilla, soplvlmmln suljettuna kiertona, 15 puhallettavaa kulvausilmaa kuivataan ja lämmitetään, ja jonka kuivaus-kammion (20) yhteyteen on järjestetty tyhjennysviira (14), joka muodostaa kuivauspatjan (6) tukipohjan, tunnettu siitä, että mainitun tyhjennysviiran (14) yläpuolelle on järjestetty sulkuviira (13) tai vastaava seinämärakenne, jolla kuivauspatjan (6) pohja on suljettavissa 20 siinä yhteydessä, kun tyhjennysviiralla (14) kuivauspatjan (6) pohjasta siirretään pois kuivattua materiaalikerrosta (M).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuivatin, jossa tyhjennysviira (14) muodostaa kääntöpyörlen (17) tai vastaavien ympärille suljetun silmukan, 25 tunnettu siitä, että mainittu tyhjennysviiran (14) silmukka on sovitettu kääntöpyörlen (18) tai vastaavien ympäri siirrettävän sulku-viiran (13) muodostaman silmukan sisälle ja että mainitun sulkuviiran (13) päät (13a,13b) on yhdistetty toisiinsa mainitun kääntöpyörän (18) tai vastaavan yli kulkevien ketjujen, vaijerien, verhon tai muiden 30 vastaavien avulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuivatin, tunnettu siitä, että sulkuviirasilmukan (13) yläjuoksun taso ja tyhjennysviiran (14) silmukan yläjuoksun taso ovat sellaisella keskinäisellä etäisyy- 10 66485 dellä, joka vastaa kuivauspatjasta (6) poistettavan kuivatun materiaali-kerroksen (M) paksuutta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen kuivatin, tunnet tu 5 siitä, että kuivauskammlon (20), jonka sisälle kuivauspatja (6) tuodaan, on varustettu sulkuviiran (13) ja tyhjennyeviiran (14) liikesuuntaan nähden useilla poikittaisilla vällseinämillä (15), joiden alareunat ovat olennaisesti sulkuviiran (13) yläjuoksun tasolla. 11 66485