FI79753B - Foerfarande foer torkning av pulverformigt, kornigt, spaonformigt eller motsvarande material. - Google Patents

Description

79753 1 Menetelmä jauhemaisen, raemaisen, lastumalsen tai vastaavan materiaalin kuivattamiseksi Förfarande för torkning av pulverformigt, kornigt, spanformigt eller motsvarande material 5

Keksinnön kohteena menetelmä jauhemaisen, raemaisen, lastumalsen tai vastaavan materiaalin kuivattamiseksi, jossa menetelmässä kuivattava materiaali sekoitetaan ainakin kuivatuksen ajaksi magneettiseen mate-Ί0 riaaliin ja että kuivattavan materiaalin kuivattaminen suoritetaan mainittujen kuivattavan materiaalin ja magneettisen materiaalin seoksessa johtamalla mainittujen materiaalien ja seokseen lämpöä ja jossa kuivattamisen jälkeen magneettinen materiaali ja kuivattu materiaali erotetaan toisistaan magneettisuuteen perustuen yhdellä tai useammalla 15 magneettierottimella tai vastaavalla ja jossa kuivattu materiaali johdetaan edelleen käytettäväksi ja magneettinen materiaali palautetaan kuivattavan materiaalin ja magneettisen materiaalin seokseen.

Keksinnön mukainen kuivatusmenetelmä soveltuu käytettäväksi esim. eri-20 laisten kiinteiden polttoaineiden, kuten turpeen, puuhakkeen tai lastujen ja myös viljan, erilaisten elintarvike, rehu sekä kemiallisen teollisuuden jauhemaisten tai raemaisten tuotteiden kuivattamisessa.

Kiinteiden polttoaineiden kuivatuksessa tunnetaan useita erilaisia mene-25 telmiä. FI-patentista 11 200 tunnetaan ennestään menetelmä, jossa vesipitoisen aineen kuivaaminen suoritetaan regeneratiivisesti sekoittamalla kuivattavaan aineeseen lämmönlähteessä, esim. savukaasuissa lämmitettyjä kuumia partikkeleita. Menetelmä edellyttää lämmönkantajina toimivien partikkelien lämmittämistä mahdollisimman kuumiksi, jotta lämmönkanta-30 jina toimivien partikkelien materiaalivirta saadaan pidettyä kohtuullisena. Tämän vuoksi menetelmä soveltuu huonosti lämpötllaherkklen orgaanisten aineiden kuivaamiseen. Tämä haitta voidaan poistaa toteuttamalla kulvaln leijukerrostekniikalla. Leijukerrostekniikalle on tyypillistä patjan tasalämpöisyys. Eräs kuivatusmenetelmä on esitetty mm. FI-patent-35 tihakemuksessa 832049, jossa kuivaaminen suoritetaan leijukerrosperiaat-teella. Tämän julkaisun mukaisessa menetelmässä kuivattaminen suoritetaan erityisessä kuivauslaitoksessa, joka muodostuu säiliöstä, jonka 2 79753 1 läpi on viety putkia, joiden putkien kautta on johdettu kattilasta tulevat savukaasut. Kuivatuslaitoksen säiliöön on arinan päälle "patjaksi" sovitettu hiekkakerros, jota mainittujen putkien kautta kulkevilla savukaasuilla lämmitetään. Kuivattava polttoaine pannaan kulkemaan mainitun 5 patjamateriaalin läpi, jolloin polttoaineen sisältämä kosteus höyrystyy polttoaineen kulkiessa kuumennetun hiekkakerroksen läpi. Tämän jälkeen polttoaine johdetaan syklooniin, jossa polttoaineesta erotetaan vesihöyry, ja tämän jälkeen polttoaine syötetään kattilaan polttamista varten.

10

Edellä kuvatussa menetelmässä kuivattuun polttoaineeseen jää huomattavan paljon patjamateriaalina käytettyä hiekkaa, joka otetaan talteen vasta polttamisen jälkeen. Näin ollen tämä menetelmä soveltuu käytettäväksi ainoastaan sellaisten kattiloiden yhteydessä, joissa polttoaineen 15 seassa voi olla hiekkaa. Tällaista menetelmää ei näin ollen voida käyttää sellaisissa tapauksissa, joissa kuivatun materiaalin tulee olla mahdollisimman puhdasta, eli silloin kun hiekkaa ei kuivatussa materiaalissa sallita. Edellä kuvatun FI-julkaisun 832049 mukaista menetelmää voidaan luonnollisesti täydentää erilaisilla puhdistuslaitteilla, kuten 20 seuloilla tai vastaavilla, mutta näillä ei kuitenkaan kaikissa tapauksissa päästä riittävään puhtausasteeseen. Patjamateriaalina käytettävän hiekan hiukkaskoko on ennestään tunnetuissa menetelmissä jouduttu lisäksi pitämään varsin suurena. Suurta hiukkaskokoa käytettäessä jää kuitenkin lämmönsiirtokerroin patjamateriaalin ja epäsuoran lämmönvaih-25 timen välillä varsin huonoksi.

Tekniikan tason osalta viitataan lisäksi US-patentteihin 4 247 987, 4 254 558, 4 463 502, 4 349 967 ja 4 488 958 sekä DE-julkaisuihin 556 385 ja 3 225 647. US-patenteissa 4 247 987 ja 4 254 558 on esitet-30 ty ratkaisut, joissa magneettikenttää ja magneettista materiaalia käytetään patjan stabilointiin ympäröimällä leijukerros magneettikentällä. US-patenteissa 4 463 502 ja 4 349 967 magneettikenttää käytetään kontrolloimaan materiaalivirtaa magneettisella venttiilillä. US-patentti 4 488 958 puolestaan koskee magneettierotusta yleensä. DE-julkaisusta 35 556 385 taas tunnetaan yleensä sekoitusperiaate, joka ei kuitenkaan ole kuivattavan materiaalin sekoittamista magneettiseen materiaaliin ja DE-julkaisu 3 225 647 koskee yleistä leijukerrostekniikkaa.

3 79753 1 Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan menetelmä jauhemaisen, raemaisen, lastumalsen tai vastaavan materiaalin kuivattamiseksi, johon ei liity edelläkuvattuja tekniikan tason mukaisten menetelmien haittapuolia. Tämän toteuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, 5 että kuivattavan materiaalin kuivattaminen suoritetaan astiassa tai vastaavassa siten, että kuivattamiseen tarvittava lämpö johdetaan epäsuorasti lämmönvaihtimen kautta kuivattavan materiaalin ja magneettisen materiaalin seokseen.

jq Keksinnön mukaisen menetelmän eduista ennestään tunnettuihin kuivausmenetelmiin nähden voidaan tuoda esiin mm. seuraavat. Kuivattavan materiaalin erottaminen materiaalista, jossa kuivattaminen suoritetaan, saadaan erittäin hyväksi, koska materiaalina käytetään magneettista materiaalia. Kuivattava materiaali voidaan tällöin erottaa toisesta materiaalista ns.

15 patjamaterlaalista, esim. magneettierottimia käyttäen. Tämän johdosta keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erittäin hyvin käytettäväksi tapauksissa, joissa kuivatetun materiaalin joukossa ei sallita vieraita aineita. Koska edellä olevasta johtuen kuivattu materiaali saadaan hyvin erottumaan patjamaterlaalista, voi patjamateriaali olla koostumukseltaan hy-20 vin hienojakoista. Tästä on puolestaan seurauksena se, että patjamate-riaalin ja epäsuoran lämmönvaihtimen välinen lämmönsiirtokerroin on saatu erittäin hyväksi. Hyvän lämmönsiirtymisen ansiosta voidaan puolestaan laitteistot, joissa kuivattaminen suoritetaan, konstruoida pienikokoisiksi. Tästä on vuorostaan seurauksena se, että laitteistojen inveetointl-25 kustannukset ovat huomattavasti pienemmät kuin ennestään tunnettuja menetelmiä käyttävillä laitteistoilla. Koska magneettisena materiaalina voidaan käyttää erittäin hienojakoista materiaalia, parantaa mainittu hienojakoinen materiaali kuivattavan materiaalin juoksuvuutta kuivurin eri osissa. Magneettinen materiaali edesauttaa lisäksi kuivurin pintojen puh-30 taana pysymistä.

Keksintöä selostetaan seuraavaksi yksityiskohtaisemmin oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla. Kuvioiden mukaiset laitteet on esitetty ainoastaan valaisemaan esillä olevaa keksintöä, eikä keksinnön mukainen mene-35 telmä ole rajoitettu pelkästään kuvioissa esitettyihin suoritusmuotoihin.

4 79753 1 Kuviossa 1 on esitetty kaaviomainen periaatekuva lämmitettävästä leiju-kerroskuivaimesta, jota voidaan käyttää keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen.

5 Kuvio 2 on kaaviomainen poikkileikkauskuva keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävästä magneettierottimesta.

Aluksi viitataan kuvioon 1, jossa on kaaviomaisesti esitetty keksinnön mukaisella menetelmällä toimivan leijukerroskuivaimen 10 toimintaperiaate. 10 Kuvion 1 mukaisessa järjestelmässä ovat laitteiston pääosat kuivainsäiliö 11, jossa kuivattavan materiaalin kuivaaminen suoritetaan, syklooni 20, jossa kuivauskaasu, esim. tulistettu vesihöyry erotetaan kuivattavasta materiaalista, sekä magneettierotin 30, joka erottaa kuivatun materiaalin patjamateriaalista. Leijukerroskuivaimen kuivainsäiliö 11 voi olla 15 esimerkiksi kuviossa 1 esitetynlainen pystyyn asetettu lieriömäinen astia. Kuivainsäiliön 11 alapäähän lähelle säiliön pohjaa on asennettu rei'illä varustettu arina 12, jonka päälle on patjaksi muodostettu magneettista materiaalia A oleva kuivauspatja. Magneettisena patjamateriaalina A käytetään hienojakoista hiukkasmaista tai hiekkamaista materiaalia, esim.

20 magnetiittia, vaikkakin muutkin magneettiset materiaalit soveltuvat keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettäviksi.

Kuivainsäiliön 11 sisään on asennettu lämmönvaihdin 14, johon on järjestetty kiertämään esimerkiksi korkeapaineinen vesi tai höyry, joka lämmit-25 tää magneettisen patjamateriaalin A sekä kuivattavan materiaalin B. Kui-vainsäiliössä 11 on magneettista patjamateriaalia A edullisesti niin paljon, että se peittää säiliössä olevan lämmönvaihtimen 14 kokonaan. Kuivainsäiliön 11 alaosaan, arinan 12 yläpuolelle on muodostettu syöttöyhde tai vastaava 15, josta kuivattavaa materiaalia B syötetään patjamateri-30 aalin A alle, arinan 12 päälle. Syöttöyhde 15 voi edullisesti olla varustettu esimerkiksi ruuvimaisella syöttölaitteella, jolla kuivattava materiaali B saadaan syötettyä magneettisen patjamateriaalin A sisään. Kui-vainsäiliöin 11 alaosaan, arinan 12 alapuolelle on muodostettu syöttö-putki 19, josta materiaalin kuivatuksessa käytetty kuivauskaasu C syöte-35 tään kuivainsäiliön 11 sisään, kuivattavan materiaalin B sekä magneettisen patjamateriaalin A alapuolelle.

li 5 79753 1 Kuivainsäiliön 11 yläosaan on muodostettu ensimmäinen polstoputkl 16, josta kuivainsäiliön 11 läpi kulkeva kuivauskaasu C sekä sen mukana vähäinen määrä kuivattua materiaalia B' sekä magneettista patjamateriaalia A poistetaan kuivainsäiliostä 11 syklooniin 20. Ensimmäistä poistoputkea 5 16 alemaksi on kuivainsälliöön 11 muodostettu lisäksi toinen polstopotki 18, joka on järjestetty kuivainsälliöön 11 sellaiselle korkeudelle, että patjamateriaalin A ja kuivattavan materiaalin B seos peittää mainitun toisen poistoputken 18 suun. Toinen poistoputki 18 on varustettu esimerkiksi ruuvikuljettimella tai vastaavalla, jolla magneettisen patjamate-10 riaalin A ja kuivatun materiaalin B’ seosta poistetaan kuivainsäiliöstä 11.

Kuten edellä jo todettiin, osa kuivatusta materiaalista B* kulkee yhdessä vähäisen patjamateriaalimäärän kanssa kuivauskaasun C mukana kui-15 vainsäiliöstä 11 ensimmäistä poistoputkea 16 pitkin syklooniin 20. Syk-loonissa 20 erotetaan kiinteät aineet kuivauskaasusta, minkä jälkeen mainitut kiinteät aineet johdetaan sykloonista 20 kiinteiden aineiden poistojohdetta 21 pitkin magneettierottimeen 30. Kuivauskaasu C puolestaan johdetaan sykloonista 20 pois poistojohdetta 22 pitkin kiertokana-20 vaan 24, josta se esimerkiksi puhaltlmen 25 avulla syötetään syöttöput-kesta 19 uudelleen kuivainsäiliön 11 sisään.

Kuvioon 1 on merkitty ainoastaan yksi syklooni 20, mutta käytännössä voi olla edullista järjestää useita sykloonelta 20 peräkkäin, jolloin kuvaus-25 kaasu ja kiinteät aineet saadaan paremmin erotettua toisistaan. Edellä lisäksi todettiin, että kuivainsäiliöstä 11 poistetaan magneettisen patjamateriaalin A ja kuivatun materiaalin B' seosta patjan päältä toisen poistoputken 18 kautta esimerkiksi ruuvikuljettimen avulla ja johdetaan magneettierottimeen 30. Käytännössä voi mainittu toinen poistoputki 30 18 olla yhdistetty esimerkiksi kuvion 1 mukaisesti kiinteiden aineiden poistojohteeseen 21 sykloonin 20 jälkeen.

Edellä todettiin, että kuvion 1 mukaisessa kuivaimessa voidaan yleisesti käytetyn kuivauskaasun, ilman sijasta käyttää kuivauskaasuna C tulis-35 tettua vesihöyryä. Tulistettu vesihöyry saadaan järjestelmään kuivatuksen yhteydessä kuivatusta materiaalista B. Tulistettu vesihöyry on monessa mielessä ilmaa edullisempi. Ensinnäkin jos kuivatuksessa käytetään 6 79753 1 kuivauskaasuna ilmaa, tulee systeemistä erittäin palonarka, mikäli kuivattu materiaali on herkästi syttyvää. Käytettäessä tulistettua vesihöyryä kuivauskaasuna voidaan kuivausprosessin energiankulutusta oleellisesti pienentää esim. lauhduttamalla vapautuva lämpö lämmitystarkoituk-5 siin. Edelleen rakentamalla kuivain useampivaiheiseksi, joissa kussakin vaiheessa käytetään eri painetta, voidaan korkeammassa paineessa toimivasta kuivaimesta vapautuva vesihöyry käyttää alemmassa paineessa toimivan kuivaimen lämmitykseen. Lisäksi yksivaiheisessa kuivaimessa voidaan vapautuva vesihöyry puristaa korkeampaan paineeseen ja käyttää itse kui-10 vaimen lämmitykseen.

Kuten edellä jo on todettu, kuivatuksen jälkeen magneettisen patjamate-riaalin A sekä kuivatun materiaalin B' seos johdetaan syöttöyhdettä 31 pitkin magneettierottimeen 30, Magneettierottimen 30 rakennetta ja toi-15 mintaa on lähemmin tarkasteltu kuviossa 2. Magneettierottimessa 30 erotetaan magneettinen patjamateriaali A sekä kuivattu materiaali B' toisistaan. Magneettierotin 30 on varustettu kuivattua materiaalia B' sekä magneettista patjamateriaalia A varten erillisillä poistoyhteillä 32 ja 33. Kun materiaalit on erotettu toisistaan, magneettinen patjamateriaali 20 A johdetaan magneettierottimesta poistoyhdettä 33 pitkin takaisin järjestelmään kuivainsäiliön 11 sisään. Patjamateriaali A voidaan johtaa kuivainsäiliön 11 sisään säiliön yläosasta, kuten viitenumerolla 33 on esitetty, tai sitten voidaan patjamateriaali johtaa kuivattavan materiaalin syöttöyhteeseen 15, kuten viitenumerolla 33A ja katkoviivoin on 25 esitetty. Kuviossa 1 on kaaviomaisesti esitetty järjestelmässä olevan vain yksi magneettierotin 30. Erotusasteen parantamiseksi voidaan järjestelmään kuitenkin liittää useita peräkkäisiä magneettierottimia. Alustavissa erotuskokeissa on leijukerroskuivaimelta 10 ulostulevassa kuivatussa materiaalissa B' ollut ennen magneettierotinta 30 magneet-30 tista patjamateriaalia A 25 % ja magneettierottimen 30 jälkeen vain 2 %.

Kuviossa 2 on kaaviomaisesti esitetty poikkileikkauskuva keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävästä magneettierottimesta 30. Magneetti-erotin 30 käsittää pääasiassa lieriömäisen vaipan 36, johon on muodos-35 tettu syöttöyhde 31 magneettisen materiaalin A ja kuivatun materiaalin B* seosta varten sekä poistoyhteet 32 ja 33 kuivattua materiaalia B' ja magneettista materiaalia A varten. Lieriömäisen vaipan 36 sisään on li 7 79753 1 pääasiassa samakeskisesti mainitun vaipan 36 kanssa asennettu pyöriväksi metallisylinteri 34 siten, että metallisylinterin 34 ulkopinnan ja vaipan 36 sisäpinnan väliin jää tietyn suuruinen välys. Pyöritettävän metallisylinterin 34 sisään on metallisylinterin sisäpinnan välittömään lähei-5 syyteen järjestetty kuvion 2 mukaisesti magneetti 35, joka ulottuu kuvion 2 mukaisesti metallisylinterin 34 kehän suunnassa alkaen syöttö-yhteestä 34 kummankin poistoyhteen 32 ja 33 yli.

Kun magneettierottimeen 30 syötetään magneettisen materiaalin A ja kuiva-10 tun materiaalin B' seosta, magneettinen materiaali A tarttuu magneetin 35 vaikutuksesta metallisylinterin 34 pinnalle kun taas kuivattu materiaali B kulkee metallisylinterin 34 ja magneettierottimen vaipan 36 välisessä välyksessä vapaasti. Poistoyhteet 32 ja 33 on järjestetty vaippaan 36 siten, että kuivatun materiaalin B' poistoyhde 32 on metallisylinte-15 rin 34 pyörimissuunnassa ennen magneettisen materiaalin A poistoyhdettä 33. Näin ollen kuivattu materiaali B* pääsee mainitusta poistoyhteestä poistumaan, kun taas magneettinen materiaali A kulkee magneetin 35 vaikutuksesta metallisylinteriin 34 tarttuneena kuivatun materiaalin poistoyhteen 32 ohi ja irtoaa metallisylinteristä 34 vasta magneetin 35 vaiku-20 tusalueen ohitettuaan ja poistuu sen jälkeen magneettlerottimesta 30 magneettisen materiaalin poistoyhteen 33 kautta.

Magneettierottimen 30 rakenne voi olla jokin muukin kuin kuviossa 2 esitetty, sillä kuvion mukainen suoritusmuoto on tarkoitettu ainoastaan 25 keksinnön havainnollistamiseksi. Magneettista materiaalia ja magneetti-erotinta hyväksikäyttämällä saavutetaan esimerkiksi ennestään tunnettuihin leijukerroskuivaimiin nähden se huomattava etu, että patjamate-riaalina voidaan käyttää huomattavasti hienojakoisempaa materiaalia kuin aikaisemmin. Ennestään tunnetuissa menetelmissä ja laitteissa on hiuk-30 kaskoko jouduttu pitämään noin 1 mm suuruisena, kun taas keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää patjamateriaalia, jonka hiukkas-koko on esimerkiksi 0,20-0,50 mm. Lämmönsilrtokerroin patjamateriaalin ja kulvaimessa olevan epäsuoran lämmönvaihtimen välille saadaan tällöin huomattavasti paremmaksi kuin aikaisemmissa menetelmissä.

Keksintöä on edellä selostettu oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla. Keksinnön mukaista menetelmää el kuitenkaan ole tarkoitus rajoit- 35 8 79753 1 taa pelkästään kuvioissa esitettyihin suoritusmuotoihin. Niinpä keksinnön mukaiselle menetelmälle on olennaista, että kuivattava materiaali B sekoitetaan magneettiseen materiaaliin A ja että kuivattavan materiaalin B kuivattaminen suoritetaan materiaalien A ja B seoksessa. Edelleen on 5 keksinnölle magneettisuuteen perustuen olennaista, että kuivatuksen jälkeen materiaalit erotetaan toisistaan ja seoksesta erotettu magneettinen materiaali palautetaan menetelmässä käytettyyn kuivaimeen.

Muilta osin viitataan oheisiin patenttivaatimuksiin, joiden määrittele-10 fflän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella.

15 20 25 30 35

Claims (7)

9 79753

1. Menetelmä jauhemaisen, raemaisen, lastumaisen tai vastaavan materiaalin kuivattamiseksi, jossa menetelmässä kuivattava materiaali (B) 5 sekoitetaan ainakin kuivatuksen ajaksi magneettiseen materiaaliin (A) ja että kuivattavan materiaalin (B) kuivattaminen suoritetaan mainittujen kuivattavan materiaalin (B) ja magneettisen materiaalin (A) seoksessa johtamalla mainittujen materiaalien (A) ja (B) seokseen lämpöä ja jossa kuivattamisen jälkeen magneettinen materiaali (A) ja kuivattu materiaali 10 (B') erotetaan toisistaan magneettisuuteen perustuen yhdellä tai useammalla magneettierottimella (30) tai vastaavalla ja jossa kuivattu materiaali (Bf) johdetaan edelleen käytettäväksi ja magneettinen materiaali (A) palautetaan kuivattavan materiaalin (B) ja magneettisen materiaalin (A) seokseen, tunnettu siitä, että kuivattavan materiaalin (B) 15 kuivattaminen suoritetaan astiassa tai vastaavassa siten, että kuivattamiseen tarvittava lämpö johdetaan epäsuorasti lämmönvaihtimen (14) kautta kuivattavan materiaalin (B) ja magneettisen materiaalin (A) seokseen.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että kuivatus suoritetaan leijutusperiaatteella siten, että kuivattavan materiaalin (B) ja magneettisen materiaalin (A) seosta leijutetaan kuivauskaasulla (C).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun materiaaliseoksen (A ja B) leijutukseen käytettävä kuivaus-kaasu (C) kierrätetään kuivausprosessissa suljetussa kierrossa.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että kuivauskaasuna (C) käytetään tulistettua vesihöyryä.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kuivatuksessa käytettävä magneettinen materiaali (A) on hienojakoista ja hiukkasmalsta materiaalia. 35 10 79753

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magneettisen materiaalin (A) hiukkaskoko on suuruusluokkaa 0,20-0,50 mm.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että magneettinen materiaali (A) on magnetiittia. 10 15 20 25 30 35 11 79753