NL9120016A - Drooginrichting en -werkwijze. - Google Patents

Description

Betreft: Drooginrichting en -werkwijze.

Beschrijving.

Deze uitvinding heeft betrekking op een droogwerkwijze en op een drooginrichting, in het bijzonder voor het drogen van natte materialen in de vorm van een suspensie, een spoeling of slib, bijvoorbeeld rioolslib, industrieel effluent en dergelijke, en ook bepaalde korrelvormige materialen. De uitvinding kan ook worden toegepast voor het koelen van materialen.

Volgens de uitvinding omvat een werkwijze voor het verwerken van een materiaal, door drogen en/of koelen, het inbrengen van het materiaal in een trommel, die rondgedraaid kan worden, met een in wezen horizontale omwentelingsas en die een vast, warmte wisselend en verpulverend medium bevat in deeltjesvorm, en het doen ronddraaien van de trommel, om het materiaal en het warmte wisselend medium te mengen, waarbij de trommel inwendige, afbuigende wandmiddelen heeft, die een spiraalvormige baan vormen met een aantal slagen, waardoor het materiaal en het warmte wisselend medium opgenomen worden binnen de baan en axiaal ten opzichte van de trommel worden voortgestuwd, terwijl de verwerking plaatsvindt, het scheiden van het verwerkte materiaal van het warmtewisselend en verpulverend medium en het verwijderen van het genoemde, verwerkte materiaal uit de trommel.

De uitvinding bevat ook een inrichting voor het verwerken van materialen, waarbij de inrichting een trommel omvat, zodanig gemonteerd dat deze kan draaien om een in wezen horizontale as, waarbij de trommel een inlaatmiddel heeft voor het te verwerken materiaal en een uitlaatmiddel voor het verwerkte materiaal, waarbij de trommel inwendige, afbuigende wandmiddelen heeft, die een spiraalvormige baan vormen, met een aantal slagen, tussen de genoemde inlaat- en uitlaatmiddelen, waarbij de trommel tijdens het bedrijf een lading bevat van een massief, warmte wisselend en verpulverend medium in deeltjesvorm, waarbij de trommel ook middelen bevat om het genoemde medium te verwarmen of te koelen, en middelen om dampen vanuit het inwendige af te laten.

In de rest van deze beschrijving zal de uitvinding, met inbegrip van de conclusies, worden beschreven onder verwijzing naar het drogen van een nat materiaal. Echter dient begrepen te worden dat de uitvinding evenzeer toepasbaar is op het koelen, met of zonder drogen, en bijgevolg moeten eventuele verwijzingen naar "verwarmen", "drogen", "gedroogde materialen" enz. zodanig worden opgevat dat deze ook het koelen en gekoeld materiaal insluiten, voor zover de context dit vereist. In plaats van verwarmde lucht als een verwarmingsmiddel, kan gekoeld gas, gesublimeerd kooldioxyde of het gas dat gevormd wordt bij het koken van een cryogene vloeistof, gebruikt worden als koelmiddel.

Bij de inrichting volgens de uitvinding, is het inwendige, afbuigende wandmiddel bij voorkeur vast ten opzichte van de buitenwand van de trommel, waardoor het binnenvlak van de genoemde wand de vloer vormt van de baan. Tijdens het bedrijf laat men de inhoud van de trommel, ten gevolge van de zwaartekracht, bij het ronddraaien van de trommel, in het onderste gedeelte van elke slag van de spiraalvormige baan blijven en daardoor zich verplaatsen over de lengte van de trommel zolang de rotatie voortduurt. Het warmte wisselende en verpulverende medium wordt bij voorkeur gerecirculeerd vanuit het uitlaat-einde naar het inlaat-einde van de trommel, met een opnieuw verwarmen, na afloop van het afscheiden van het gedroogde materiaal, waardoor het proces continu functioneert, waarbij elke achtereenvolgende slag een bepaalde lading van warmte wisselend en verpulverend medium en materiaal dat een droging ondergaat, bevat.

Bij een opstelling die de voorkeur heeft, omvat het inwendige van de trommel concentrische, binnenste en buitenste, tegen elkaar in gerichte spiralen, die aan hun uiteinden met elkaar in verbinding staan, waardoor, bij het roteren van de trommel, de lading door de spiralen heen recirculeert, waarbij te drogen materiaal wordt ingebracht door het inlaatmiddel aan het ene uiteinde en gedroogd materiaal wordt afgevoerd door het uitlaatmiddel aan het andere uiteinde, waarbij het materiaal of een grootste gedeelte daarvan, één enkele gang maakt door één van de spiralen, bij voorkeur de buitenste spiraal. Op geschikte wijze wordt het warmte wisselende en verpulverende medium verwarmd en opnieuw verwarmd gedurende de teruggang ervan door de andere spiraal, bij voorkeur de binnenste spiraal, tussen het uitlaat- en inlaatmiddel voor gedroogd materiaal, respectievelijk te drogen materiaal. Aan het uiteinde van het inlaatmiddel, wordt een bepaalde lading van het medium vanuit het uiteinde van de binnenste spiraal uitgeworpen bij elke volledige omwenteling, en valt onder de werking van de zwaartekracht, naar het begin van de buitenste spiraal, waarbij de uiteinden van de respectievelijke spiralen bij voorkeur in wezen met elkaar samenvallen, om een zuivere opname te waarborgen van elke bepaalde lading, door elke respectievelijke slag van de buitenste spiraal. Aan het uiteinde van het uitlaatmiddel, neemt de vloer van de spiraalvormige baan bij voorkeur geleidelijk een in toenemende mate kleiner wordende straal aan, teneinde het medium omhoog te voeren, om dit over te brengen vanuit de buitenste naar de binnenste spiraal.

Het verwarmingsmiddel voor het warmte wisselende en verpulverende medium kan op geschikte wijze een geperforeerde pijp of buis zijn, die centraal in de trommel gemonteerd is, en zodanig wordt opgesteld dat deze verwarmde lucht daarin leidt. Afvoerlucht kan afgevoerd worden door het ventilatiemiddel, samen met dampen van het materiaal dat een droging ondergaat. De verwarmde lucht kan zelf direkt bijdragen bij de drogende bewerking. Bij een alternatieve opstelling, kan het verwarmingsmiddel een ringvormige, geperforeerde kamer omvatten, tussen de binnenste en buitenste spiralen, waarbij de verwarmde lucht bij voorkeur aan het ene uiteinde wordt ingebracht, aan het onderste gebied van de kamer, waarbij het andere uiteinde is afgesloten, waarbij de kamer verdeel- of schoepmiddelen bevat die bijvoorbeeld radiaal geplaatst zijn, om de verwarmde lucht in het onderste gedeelte van de ringvormige kamer te houden, waar vandaan dit door het genoemde medium naar boven toe gaat.

Het warmte wisselende en verpulverende medium omvat bij voorkeur kogels, gevormd uit een materiaal dat voldoende hard is om de vereiste verpulverende werking te verschaffen, en een warmtecapaciteit heeft, waardoor het de gewenste temperatuur bereikt gedurende het eerste verwarmen of het opnieuw verwarmen, en een hoge temperatuur behoudt, terwijl het warmte verliest aan het te drogen materiaal. Voor de meeste doeleinden is staal of roestvrij staal een geschikt materiaal, hoewel keramische materialen zoals steatiet, ook kunnen worden gebruikt. De maat van de kogels en de hoeveelheid lading wordt gekozen al naar gelang de afmetingen van de trommel, de eigenschappen, bijvoorbeeld de viscositeit, het gehalte vaste stof, van het te drogen materiaal, of andere bedrijfs- parameters.

Het zal duidelijk zijn dat, bij de opstelling die de voorkeur heeft met de concentrische spiralen, een lading warmte wisselend en verpulverend medium geplaatst wordt in het onderste deel van elke achtereenvolgende slag van de spiralen, waardoor, bij het roteren van de trommel, er een continue, longitudinale, voortschrijdende beweging van medium is in de ene richting langs de trommel, door de buitenste spiraal, en in de omgekeerde richting door de binnenste spiraal. Terwijl de trommel ronddraait, heeft het medium de neiging om in de draaiings-richting omhoog getrokken te worden, tegen de zijkant van de trommel, totdat de zwaartekracht er voor zorgt dat het terugglijdt, waardoor het medium, in het bijzonder in de aanwezigheid van het te drogen materiaal, een constante schurende en tuimelende beweging beschrijft, binnen de spiraalvormige baan. Desgewenst kan dit versterkt worden door het verschaffen van schoepen, borden of andere afbuigende elementen tegen de zijkanten en/of de bodem van de spiralen, teneinde de beroering van het medium te versterken en daardoor het verpulverende effekt en een opbouw binnen de trommel van aangekoekt slib of ander te drogen materiaal wordt geminimaliseerd. Als alternatief zou dit doel bereikt kunnen worden door het opnemen van elementen met rechte randen binnen de lading om als schrapers te functioneren. Bij de binnenste spiraal met kleinere diameter, wordt het medium op natuurlijke wijze bijeengehouden, zodat het zich in sterkere mate verzamelt dan in de buitenste spiraal met grotere diameter, en dit draagt bij tot een doeltreffende overdracht van warmte uit de verwarmde lucht. De spoed van de spiralen wordt bij voorkeur vergroot, waar het warmte wisselende en verpulverende medium wordt overgebracht van de buitenste naar de binnenste spiraal, teneinde het opbouwen van een opstuwing van het genoemde medium te voorkomen of te minimaliseren, met het daaruit voortvloeiende gevaar voor een blokkering .

Het inlaat- en uitlaatmiddel voor het te drogen materiaal, dat bijvoorkeur wordt vóór-geweekt, respectievelijk voor het gedroogde materiaal, omvatten bij voorkeur poorten die met de trommel worden verbonden via rond te draaien manchetten. Het inlaatmiddel kan gevormd worden door een laadsilo en schroeftransporteur naar een inlaatkanaal, dat door een eindwand van de trommel heen gaat, via een rond te draaien manchet, en het uitlaatmiddel kan worden gevormd door een geperforeerde zeef, of roostervormige bodem bij de spiraalvormige baan aan het andere uiteinde van de trommel, waar gedroogd materiaal doorheen gaat, naar een afgedekte ontvangstsilo, voor verdere verwerking in bijvoorbeeld een briketten vormende inrichting, en het warmte wisselende en verpulverende medium wordt bewaard voor recirculatie. Bij voorkeur bevat het inlaat-middel een afdichting tegen gas en de afdekking van de ontvangstsilo omgeeft de trommel, om ongewenste verliezen aan verwarmende lucht te minimaliseren. De ontvangstsilo kan onderworpen worden aan een inwendig verlaagde druk, om door middel van zuiging het verwijderen van het gedroogde materiaal te helpen.

Opdat de verwarmende lucht bijdraagt aan het drogingsproces, kan iets van de lucht door de buitenste spiraal worden gevoerd, bijvoorbeeld in tegenstroming aan de bewegingsrichting van het te drogen materiaal, waardoor vochtdampen in de drogere delen van de spiraal worden teruggespoeld naar de nattere delen.

De uitvinding is geschikt om gebruikt te worden als onderdeel van een verwerkingsinstallatie voor riolerings-effluent, huishoudelijk of industrieel, organisch effluent, dat vet en vettige substanties bevat en dergelijke, waarbij de installatie ook filters bevat, verbrandingsinrichtingen, ovens voor eindprodukten, cyclonen, condensors, en andere behandelingsmiddelen, voor zover dit vereist is. De verbranding van de eindprodukten kan verwarmde lucht opleveren voor het proces volgens de uitvinding, waardoor de doelmatigheid qua energie wordt vergroot.

Uitvoeringsvormen van de uitvinding zullen nu, bij wijze van voorbeeld, worden beschreven onder verwijzing naar de begeleidende tekeningen, waarvan: figuur 1 een zijaanzicht in dwarsdoorsnede weergeeft van een drooginrichting met een vergroot deelaanzicht, figuur 2 een dwarsdoorsnede is over de lijn II-II van figuur 1, figuur 3 een dwarsdoorsnede is over de lijn III-III van figuur 1, met weglating van de ontvangstsilo en de roosterelementen, en figuur .4 een gedeeltelijke, perspectivische afbeelding is van het uiteinde volgens figuur 3, van de inrichting, waarbij de eind-plaat verwijderd is.

Thans onder verwijzing naar figuur 1, bestaat de inrichting zoals weergegeven, uit een trommel 11, horizontaal gemonteerd op een ondergrond 12 via rollen 13 en 14. De rollen 13 worden verbonden met een aandrijvingsmotor 15. Een (niet weergegeven) laadsilo voor te drogen materiaal wordt verbonden met een pijp 16, die in axiale verbinding staat met de eindwand 17 van de trommel, bijvoorbeeld via een manchet; de pijp 16 bevat een schroeftransporteur, die, afhankelijk van de spoed, dienst kan doen als een verwekingsinrichting.

Aan het andere uiteinde van de trommel, wordt de buitenste, cirkelvormige wand gevormd door een reeks roosterelementen 18, die in verbinding staan met het inwendige van een ontvangstsilo 19, die op afdichtende wijze het roostermateriaal omgeeft, door middel van een afdekking 20.

Het inwendige van de trommel heeft afbuigende wanden, die een baan vormen, gevormd door een buitenste spiraal 21 en een binnenste spiraal 22, die tegen elkaar in draaien. Elke omwenteling van de spiralen bevat een lading stalen kogels, op kenmerkende wijze met een diameter van 25 mm. Omwille van de duidelijkheid, worden deze slechts in één winding van elke respectievelijke spiraal weergegeven, bij 23 in de buitenste spiraal en bij 24 in de binnenste spiraal.

De binnenste spiraal is inwendig afgesloten door middel van een cylindrische, axiale buis 25. De binnenste spiraal wordt aan de buitenzijde afgesloten door een cylindrische plaat 26, die de binnenwand vormt van een ringvormige kamer, waarvan de buitenwand 27 de buitenste stukken spiraal draagt. De binnenste plaat 26 heeft perforaties 26a (zie het inzet-gedeelte van figuur 1), binnen het gebied dat is aangeduid met de dubbele stippellijn 28, om verwarmingslucht, die ingebracht wordt door het kanaal 29, toegang te geven tot de binnenste spiraal, terwijl de stalen kogels daarin blijven. Aan het uitlaat-einde van de trommel, wordt de spoed van de wikkelingen van de binnenste en de buitenste spiralen verdubbeld in vergelijking met de rest van de slagen; dit draagt bij aan het verwijderen van gedroogd materiaal en de overdracht van het medium naar de binnenste spiraal.

Figuur 2 geeft weer dat de ringvormige kamer wordt opgedeeld door radiale scheidingsmiddelen 30, waardoor verwarmingslucht gedwongen wordt in het algemeen naar boven te stromen, in de richting van de pijlen, door de lading, terwijl de trommel ronddraait. Ook wordt het niveau van de kogels aangeduid in de binnenste en de buitenste spiralen, als de trommel stilstaat.

Zoals weergegeven in figuur 3, wordt, in het eindgebied van de trommel, binnen de ontvangstsilo 19 (niet weergegeven in figuur 3), en bij een voortgezette rotatie daarvan in de richting van de pijlen, de lading in de respectievelijke windingen van de buitenste spiraal 21, in hoofdzaak vrij van het gedroogde materiaal, dat door de (niet weergegeven) roosterelementen 18 de ontvangstsilo 19 is binnen gegaan, overgebracht naar de binnenste spiraal 22. Bij een draaiing tegen de wijzers van de klok in, van de trommel, volgens figuur 3, raakt de lading 31 in de buitenste spiraal overgebracht vanuit de buitenste spiraal naar de binnenste spiraal in êên omwenteling, waarbij de af-buigende wand van het laatste stuk van de buitenste spiraal wordt voorzien van een schoep 32 met een geleidelijk afnemende straal, om de lading binnen te houden, samenwerkend met het binnenvlak van de eind-plaat, in de richting van het ingangsgebied van de eerste slag van de binnenste spiraal, zoals duidelijker wordt weergegeven in figuur 4.

In de figuren 3 en 4 wordt het einde van de afbuigende wand van de buitenste spiraal aangeduid bij 33 en het begin van de afbuigende wand van de binnenste spiraal wordt weergegeven bij 34. In de figuren 3 en 4 wordt de ringvormige kamer 26 weggelaten ten behoeve van de duidelijkheid.

Zodra dit teruggevoerd is naar de binnenste spiraal, wordt het medium teruggestuwd langs de binnenste spiraal, in de richting van de eindwand 17, waarbij het opnieuw verwarmd wordt door hete gassen die vanuit de ringvormige kamer, door de perforaties of openingen heen gaan, totdat het opnieuw naar de buitenste spiraal 21 gaat en gemengd wordt met vers inkomend, te drogen materiaal via de pijp 16.

Afvoergassen en dampen worden door de afvoerleiding 35 (figuur 1) gevoerd en kunnen, via een cycloon en een condensor, gere-circuleerd worden naar een (niet weergegeven) verwarmingsinrichting en ventilator, voor het spoelgas, of voor een deel naar de aanvoersilo.

Gebleken is dat de rotatiesnelheid die de voorkeur heeft van de trommel tot ongeveer 10 toeren per minuut bedraagt. De warmte- 0 inbreng via hete gassen kan variabel zijn tussen ongeveer 0,25 x 10 6 6 tot 4 x 10 Btu/uur (ongeveer equivalent aan 0,075 x 10 tot 1,2 x 6 10 W). Slib met een gehalte aan vaste stof vanaf 20-50%, kan ingébracht worden met een debiet tot ongeveer 10 kg/seconde, en de opbrengst van gedroogd slib kan een debiet hebben tot ongeveer 4000 kg/uur, in een trommel met een lengte van 4 m en een buitendiameter van 1,6 m. Bedrijfsparameters kunnen echter gewijzigd worden, om te passen bij de afmetingen van de trommel en de eigenschappen van het te verwerken materiaal, zoals het gehalte aan vaste stof.

Claims (10)

1. Inrichting voor het drogen van natte materialen, waarbij de inrichting een trommel omvat, zodanig gemonteerd dat deze om een in wezen horizontale as draait, waarbij de trommel een inlaatmiddel heeft voor te drogen materiaal en een uitlaatmiddel voor gedroogd materiaal, waarbij de trommel binnenste, afbuigende wandmiddelen heeft, die een spiraalvormige baan vormen, met een aantal slagen tussen het genoemde inlaat- en uitlaatmiddel, waarbij de trommel tijdens het bedrijf een lading bevat van een massief, warmte wisselend en verpulverend medium in deeltjesvorm, waarbij de trommel ook middelen bevat om het genoemde medium te verwarmen en middelen om dampen vanuit het inwendige af te laten.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de binnenste afbuigende wandmiddelen vast zijn in relatie tot de buitenwand van de trommel, waardoor het binnenvlak van de genoemde wand de vloer van de baan vormt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij het inwendige van de trommel concentrische, binnenste en buitenste, tegen elkaar in gerichte spiralen bevat, die aan hun uiteinden onderling verbonden zijn.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij, aan het uiteinde aan de zijde van het inlaatmiddel van de trommel, de uiteinden van de respectievelijke spiralen, in wezen radiaal met elkaar samenvallen.

5. Inrichting volgens conclusie 3 of conclusie 4, waarbij, aan het uiteinde aan de zijde van het uitlaatmiddel, de vloer van de spiraalvormige baan geleidelijk in toenemende mate een kleiner wordende straal aanneemt, tussen de buitenste en binnenste spiralen.

6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het verwarmingsmiddel voor het medium een axiale, geperforeerde pijp omvat, die zodanig wordt opgesteld dat deze verwarmde lucht daarin leidt.

7. Inrichting volgens één der conclusies 3 tot 5, waarbij het verwarmingsmiddel voor het medium een ringvormige, geperforeerde kamer omvat, geplaatst tussen de binnenste en buitenste spiralen, en middelen voor het inbrengen van verwarmde lucht aangebracht worden aan één uiteinde .

8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij het inbrengmiddel voor verwarmde lucht geplaatst wordt aan of in de buurt van het onderste gebied van de kamer en de kamer radiaal geplaatste, longitudinale verdeel- of schoepmiddelen bevat.

9. Inrichting volgens êén der conclusies 3 tot 8, waarbij de spoed van de respectievelijke spiralen wordt vergroot bij het onderlinge verbindingsgebied tussen de spiralen aan het uiteinde aan de zijde van het uitlaatmiddel.

10. Een werkwijze voor het drogen van een nat materiaal, waarbij de werkwijze het inbrengen omvat van het materiaal in een- rond te draaien trommel met een in wezen horizontale omwentelingsas, en een verwarmd, massief, warmte wisselend en verpulverend medium in deeltjesvorm bevat, en het doen rond draaien van de trommel, om het materiaal en het warmte wisselende medium te mengen, waarbij de trommel inwendige, afbuigende wandmiddelen heeft, die een spiraalvormige baan vormen, met een aantal slagen, waardoor het materiaal en het warmte wisselende medium opgesloten worden binnen de baan en axiaal ten opzichte van de trommel worden voortgestuwd terwijl het drogen plaatsvindt, waarbij dampen worden afgelaten vanuit het inwendige van de trommel, het scheiden van het gedroogde en verpulverde materiaal van het warmte wisselende en verpulverende medium, en het verwijderen van het genoemde, gedroogde en verpulverde materiaal uit de trommel.