NO322684B1 - Fremgangsmate og anordning for torke av limholdige materialer - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåte for tørking av klebrige materialer i en roterende tørkeanordning, samt en anordning for tørking av væskeholdig materiale omfattende et prosesskammer med minst en innførings-åpning, og en i dette prosesskammer opplagret rotor, idet det mellom prosesskammerets inneroverflater og rotorens ytteroverflater etableres et ring rom for opptak av materiale som skal tørkes.

Tørking/awanning av limholdige eller klebrige materialer representerer et betydelig problem innen tørketeknologien, og innen teknikkens stilling er der ikke kjent noen tekniske løsninger som løser dette tilfredsstillende.

Typiske stoffer som utviser slike limegenskaper er vannholdige materialer innen animalsk og vegetabilsk prosessering, samt forskjellige former for restslam, slik som forskjellige former for industrislam, slam fra biologiske renseanlegg og slam fra kolonnerest ved alkoholproduksjon.

De limholdige eller klebrige stoffene utviser den egenskapen under tørking (avvanning) at de innen visse områder, som er beskrevet i mer detalj nedenfor, kleber sammen alle substansene i materialet som skal tørkes til en eller flere store deigaktige klumper, slik at overflaten på det stoffet som skal tørkes blir liten og skjærkreftene som skal til for å bryte opp disse klumpene blir store. I tillegg vil slike klebrige stoffer feste seg til heteflater i tørkeapparaturen.

Det finnes i dag apparatur og metoder som kan benyttes for å tørke slikt materiale, men teknologien er på ingen måte tilfredsstillende, og det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning der tørke- eller avvanningsprosessen i betydelig grad forbedres.

En løsning som er kjent innen teknikkens stilling for å tørke slikt limholdig eller klebrig materiale er å anvende roterende tørkeapparatur, eksempelvis Stord Bartz AS sin rotadisc tørke, og Kværners roterende coiltørke, benevnt "Multicoil". Formålet med slik rotasjonsbevegelse er å generere større friksjonskrefter mellom materialet som skal tørkes og selve tørkeapparaturen.

Imidlertid har denne teknologi ikke vist seg tilstrekkelig egnet, og det er kjent at man må enten benytte en stor grad av resirkulering av det stoff som allerede er tørket, eller man må blande inn andre stoffer, typisk fiberstoffer, slik at andelen av limholdige stoffer holdes under en viss grense.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er således å tilveiebringe en fremgangsmåte for tørking av slikt limholdig eller klebrig materiale der det ikke er nødvendig å resirkulere en andel av allerede tørket materiale, og der det heller ikke er nødvendig å blande inn ytterligere materiale så som fiberstoffer.

En alternativ måte å tørke slikt klebrig materiale på er å bringe materialet i en lettflytende, pumpbar tilstand, som finfordeles i små dråper og deretter tørkes raskt i en luftstrøm, slik som det er beskrevet i tørkeprosessen der man benytter spraytørker, slik som beskrevet i GB 589544 av Niro Atomizer AS.

Ulempen ved å benytte ovennevnte spraytørker for slike materialer er imidlertid at bruken av energiøkonomisk mekanisk og termisk awanning, så som inn-damping og fortykning, før tørkingen ikke kan bli optimal, ettersom en spray-tørke må ha et tyntflytende materiale å arbeide med. Dessuten må tørketem-peraturen holdes lav, noe som har en negativ effekt på varmeøkonomien. Energiforbruket er stort sett omvendt proporsjonal med differansen mellom inn-og utløpstemperatur på tørkemediet, og vil således stige ved lav innløps-temperatur. Lav innløpstemperatur er nødvendig grunnet brannfare.

Et tredje alternativ er å anvende valsetørker eller avskrapningstørker for tørking av slikt klebrig materiale, eksempelvis av typen som beskrevet i patent GB 1085191 av Goudsche Machf NV. Slike tørker har imidlertid vist seg lite hen-siktsmessig for automatisk drift, og kan ikke bygges ut i større kapasiteter. Resultatet blir derfor at man må ha mange slike valsetørker og stor bemanning, noe som ikke er forenlig med tidens krav til automatisering.

Således er det klart at dagens tilgjengelige teknikker ikke tilveiebringer til-fredstillende løsninger på hvordan slikt klebrig væskeholdig materiale effektivt kan tørkes.

Som nevnt over dannes det under tørkeprosessen en såkalt "limsone", og det er i denne sonen at problemene oppstår. I fig. 1 har vi skissert de ulike faser i en generell tørkeprosess for klebrig materiale. Grovt sett så er det tale om tre ulike faser eller soner, nemlig en "våtsone", en "limsone" og tilslutt en "tørr sone". Hvilke varmetekniske og fysiske prosesser som inngår er angitt langs y-aksene som henholdsvis skjærkrefter og varmeoverføringstall. Det fremgår tydelig at i limsonen så må skjærkreftene være betydelige, samtidig som varme-overføringsverdiene er lave.

I den innledende awanningsprosessen (til venstre på x-aksen), beskrevet som "våt sone" dominerer innholdet av vann og eventuelt andre væsker, eksempelvis fett. Det betydelige innhold av væske dominerer de fysiske og fysikalske egenskapene til materialet i denne sone, og dette representeres ved at varme-overføringen (dvs selve awanningen eller tørkingen) er god samtidig som de skjærkrefter som er nødvendig er forholdsvis lave. I denne fasen er konsentra-sjonen av limstoffer relatert til totalmaterialet begrenset, og under en verdi der klebeegenskapen representerer et tørketeknisk problem.

Når tilstrekkelig mengde væske er fjernet under tørkeprosessen starter den fasen som vi i fig. 1 har benevnt "limsone". I denne fasen merkes virkningen av limkreftene på flere måter. De partikler som skal tørkes vil i "limsonen" ofte klumpe seg sammen til store klumper, eventuell til kun én stor klump. Videre er de krefter som er nødvendige for å rive opp disse klumpene svært store, typisk 5-10 ganger den kraft som er nødvendig for å bryte igjennom massen i "den våte sone".

Uten å være bundet av en bestemt teori så antas det at mekanismen som ligge til grunn for selve tørkeprosessen er en evaporering fra "faststoffoverflater" i materialet. Når materialet begynner å klumpe seg vil antallet slike partikler reduseres og det totale overflateareal som er tilgjengelig for fordampning av væsker vil reduseres, og selve tørkeprosessen vil bli mindre effektiv.

Videre, dersom indirekte tørker slik som roterende tallerkentørker eller valse-tørker benyttes, er de to ovennevnte problemer også forbundet med avsetning av et limaktig belegg på heteflatene.

"Limsonen" er altså forbundet med lave verdier for varmeoverføring og stor motstand mot roterende bevegelse. Videre vil det dannes belegg på heteflater dersom indirekte tørker benyttes.

Utgangsmaterialet som vanligvis ønskes tørket har et væskeinnhold i størrelsesområdet 50 til 90 prosent. Eksempler er slam fra alkoholindustrien (50-85% væske), slam fra kommunale renseanlegg (60-90% væske) og etanolholdig slam fra stivelsesindustrien (50-80% alkohol).

Når tørkingen starter vil væskeinnholdet gradvis reduseres, og ved et gitt væskeinnhold, som blant annet bestemmes av type materiale, hvilke klebrige stoffer dette inneholder, med mer, vil man gå fra "våt sone" til "limsone". Ofte vil denne sonen inntreffe når materialet har et væskeinnhold i størrelsesorden 50-70 prosent restfuktighet, vanligvis rundt ca. 60%.

Termen "limsone" slik den er anvendt i foreliggende oppfinnelse er imidlertid ikke en kvantitativ term, men mer en kvalitativ angivelse som kjennetegnes av at klebevirkningen av limstoffene i materialet begynner å dominere materials fysikalske egenskaper. Eksempelvis kan dette måles som redusert varmeover-føring eller som en økning i de skjæreffekter som er nødvendig for ytterligere å tørke materialet.

Den enkleste måten å beskrive eller bestemme denne fase på er ved måling av dynamisk viskositet til materialet gjennom hele tørkeforløpet. Setter man så opp kurven for dp/df, der \ x er dynamisk viskositet og f er fuktighet (se fig. 1), vil denne kurven vise et karakteristisk fall ved inngangen til limsonen som et resultat av sterkt økende viskositet i materialet (fall da differensialet df har negativ verdi).

Dersom man fjerner enda mer vann, typisk til et vanninnhold rundt 30 - 40 % restfuktighet, vil limeffekten avta igjen og stoffet vil begynne å smuldre opp. Ved at dette skjer, vil arealet av den totale overflaten stige. Tørkekapasiteten vil også stige, og skjærkreftene avtar igjen. Dette er karakteristisk for det som benevnes som "tørr sone".

Som nevnt er det limsonen som skaper problemer i forbindelse med tørking av klebrig eller limholdig materiale. Den mest vanlige metoden for å unngå ovennevnte problemer på ved roterende tørker er at man blander tilbake allerede tørket materiale i et eksternt eller internt blandeapparat. Innblandingen må være tilstrekkelig til at blandingsproduktet med hensyn til vanninnhold ikke kommer inn i den sone som ovenfor er angitt som "limsone". Et typisk blandingsforhold når det gjelder mengde tørket materiale i forhold til vått materiale er i størrelses-området 3:1 til 5:1. Eksempelvis dersom et gitt materialet har en limfase idet materialet har en restfuktighet i området 60-40 %, så innblandes det eksempelvis når materialet har en restfuktighet på 65 % en tilstrekkelig mengde av et tørt materiale til at blandingen av disse to materialer har en restfuktighet på under 40 %. Dermed ender blandingen i "tørr sone", der skjærkrefter er overkomme-lige, og varmeoverføringen er akseptabel.

Dersom man i et kontinuerlig arbeidende roterende tørkeapparat skulle forsøke å tørke en limholdig blanding uten resirkulasjon, ville en del av blandingen til enhver tid befinne seg i "våt sone" med relativt høye varmeovergangsforhold, og små skjærkrefter. En del av produktet ville imidlertid befinne seg i "limsonen" der skjærkreftene, synliggjort ved motstanden mot rotasjon, eller kraftforbruk for driftsmotoren, ville være svært høye. En dél av produktet ville likeledes til enhver tid befinne seg i "tørr sone" med liten motstand mot rotasjon, dog med lave varmeovergangstall.

Kravene til å overvinne skjærkreftene i "limsonen" ville være så høye og kreve en så stor driftsmotor for rotasjonen at en installasjon basert på et slikt prinsipp ville bli svært upraktisk.

Typiske tørker som i utgangspunktet er bygget for å kunne arbeide med limholdige stoffer, er roterende skivetørker av typen Stord Bartz sin rotadisc tørke og Kværners multicoil tørke. Disse har i utgangspunktet innebygde innretninger for å bryte ned ovennevnte klumper i "limsonen", eksempelvis i form av stag mellom tallerkene. Den totale kraft som kreves i så henseende er imidlertid i de fleste tilfeller så stor at et slikt direkte tørkeforløp ikke lar seg gjennomføre.

En typisk roterende skivetørke med 60 tallerkener ville med stabil, kontinuerlig drift benytte 5 -10 av sine tallerkener til å bearbeide stoff som kan karakteri-seres å befinne seg i "våtsonen". Anslagsvis 20 - 30 tallerkener ville bearbeide stoff som befinner seg i "limsone" og 20 - 35 tallerkener ville bearbeide stoff som befinner seg i "tørr sone".

Ovennevnte antall tallerkener i "limsone" er så høyt at størrelsen på den nød-vendige driftsmotor ville bli upraktisk stor, og selv skivetørke med innretninger for å bryte ned lim vil i de fleste tilfeller måtte arbeide med resirkulering av tørt stoff, eller tilsetning av et ikke limholdig materiale.

Vi har nå gitt en beskrivelse av teknikkens stilling, og det sentrale er at dagens teknologi ikke omfatter løsninger der slikt klebrig materiale kan tørkes effektivt uten at en andel av allerede tørket materiale tilbakeføres til prosessen, og/eller at det tilsettes andre materialer, ofte benevnt bærere, for å føre materialet direkte fra "våt sone" til "tørr sone".

Med foreliggende oppfinnelse er det frembrakt en løsning der man unngår at materialet som skal tørkes befinner seg i denne "limsonen". Prinsippet som oppfinnelsen er basert på er totalt forskjellig fra det som er kjent innen teknikkens stilling.

Det er således et formål med forliggende oppfinnelse å tilveiebringe en for-bedret tørking av klebrig materiale, der spesielt problemene som er forbundet med tørking i den såkalte limfasen unngås. Videre er det et formål med foreliggende oppfinnelse å unngå disse problemer uten å tilføre allerede tørket materiale, eller en form for bærer.

Det er et ytterligere formål med foreliggende fremgangmåte at den skal kunne benyttes på allerede eksisterende roterende tørkeapparat.

Den foreliggende oppfinnelse omfatter således en fremgangsmåte for tørking av klebrige materialer i en roterende tørkeanordning, kjennetegnet ved at fremgangsmåten omfatter at tørkeanordningens prosesskammer omfatter en mengde materiale med en fuktighet som er under limfasenes nedre grense, og at det til denne mengde tilsettes en mengde materiale med en fuktighet over limfasens øvre grense, og at det etableres tilstrekkelig hurtig innblanding, og at mengdeforholdet mellom materialene reguleres slik at totalfuktigheten i det blandete materiale er under limfasens øvre grense, slik at det ikke er nødvendig med resirkulering av tørket materiale for å unngå limfaseproblemene.

Ytteligere utførelser av fremgangsmåten er angitt i kravene 2-11.

Oppfinnelsen vedrører også en anordning for tørking av væskeholdig materiale omfattende et prosesskammer med minst en innføringsåpning, og en i dette prosesskammer opplag ret rotor, idet det mellom prosesskammerets inneroverflater og rotorens ytteroverflater etableres et ring rom for opptak av materiale som skal tørkes, kjennetegnet ved at rotoren omfatter et antall rotorarmer, hvis radielle klaringsavstand mellom prosesskammerets inneroverflate og rotorens endekant er i størrelsesorden 0-0,1 m, fortrinnsvis ca. 0,03 m, og er arrangert med en innbyrdes avstand, og hvor antall rotorarmer i forhold til arealet av prosesskammerets sylindriske inneroverflate er i størrelses-orden 10-100 per m<2>, og i forhold til arealet av prosesskammerets sylindriske inneroverflate er ca. 30 stykk per m<2>, og at totalarealet av rotorens aktive frontflate er i størrelsesorden 0,1-1 m2/m3, hvor rotoren roteres slik at det etableres en tangensialhastighet ytterst på rotorarmene i området 10-100 m/s, slik at det oppnås en tilstrekkelig hurtig blanding av innmatet materiale og bedmateriale til at det ikke kan påvises systematiske fuktighetsinnholdsgradienter i anordningens tangensielle retning.

Ytterligere utførelser av anordningen ifølge oppfinnelsen er angitt i kravene 13-17.

Disse og andre formål med foreliggende oppfinnelse vil bli nærmere forklart nedenfor, med henvisning til de medfølgende figurer, hvor:

Fig. 1 viser de ulike faser som forekommer ved tørking av klebrig materiale.

Fig. 2 viser i skjematisk form et praktisk arbeidsområde for en tørkeprosess i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser en prinsipiell beskrivelse av fuktighetsforløp per rotoromdreining. Fig. 4 viser en prinsipiell beskrivelse av en tørkeanordning ifølge oppfinnelsen.

Som det fremgår av fig. 1, og av beskrivelsen gitt ovenfor, så er det helt avgjørende at limsonen unngås, eller reduseres betydelig, under tørke-prosessen.

Med foreliggende oppfinnelse oppnås dette ved at mengde væskeformig

materiale som mates inn i den roterende tørken doseres i et slikt forhold at den mengden som til enhver tid befinner seg inne i tørken har tilnærmet den samme fuktighet overalt, og at denne fuktigheten ikke kommer i nærheten av de angitte grenser for limaktivitet.

For å visualisere konseptet som ligger til grunn for oppfinnelsen kan man si at en liten porsjon fuktig materiale hurtig blandes med en stor mengde tørt materiale. Restmengden av vann i totalmaterialet (stor mengde tørt materiale pluss en liten mengde fuktig materiale) vil kun ubetydelig økes. Denne økning er så liten at totalmaterialet vil forbli i den "tørre sone". Videre er varmeover-føringen tilstrekkelig effektiv til at vannmengden i det fuktige materialet i praksis umiddelbart blir fjernet..

For å forstå denne mekanismen bedre, kan man tenke prosessen utført i definerte sekvenser som beskrevet nedenfor. 1) Bedet av material i tørken har ved begynnelsen av en ny omdreining en viss fuktighet (fi). 2) Innmating kan vi forestille oss vil skje momentant med en viss mengde vått stoff. Blanding av vått stoff med stoff som allerede er i maskinen foregår nærmest momentan. 3) Den nye blandingsfuktigheten mellom nytt innmatet vått stoff og stoff som allerede befinner seg i maskinen er fø). 4) Varmeoverføring og fordampning tar resten av tiden før rotoren starter på en ny omdreining. 5) Utmating skjer momentant ved slutten av omdreiningen, og etter "fluidized bed" prinsippet, dvs overskytende material tas ut.

Man kan tenke seg at innmatingen, som i realiteten er kontinuerlig, foregår ved at det mates inn et visst segment av nytt vått stoff per omdreining av rotoren. Innholdet av tørket og delvis tørket materiale i maskinen vil på grunn av meget hurtig rotasjonen ligge som en roterende ring rundt innerperiferien av maskinen.

Varmeoverføringen inn i stoffet vil være direkte grunnet oppgivelse av den bevegelsesenergi som tilføres stoffet fra rotoren. Mekanismen er at rotoren kontinuerlig tilfører større bevegelsesenergi til en viss del av bedmaterialet enn det som er gjennomsnittet av bevegelsesenergi i bedmaterialet. Denne energien omdannes deretter til varmeenergi når partiklene taper sin bevegelsesenergi i kollisjon med andre partikler i bedden eller med statiske deler i konstruksjonen.

Denne varmeoverføring vil være svært rask. Så lenge den tørre bedden er under en viss fuktighet vil kollisjonsmotstanden mellom partikler, og friksjons-motstanden mellom de roterende armene og stoffbedden være betydelig, se figur 2. Denne motstanden vil, som nevnt over, gå direkte over i varme og dermed forårsake en meget rask avdamping av fritt og bundet vann i stoffet (pluss eventuelt andre flyktige forbindelser).

Ved innmatingen av nytt vått stoff inn i det eksisterende bed vil det nye seg-mentet av stoff som blir matet inn meget hurtig blandes i hele stoff bedden både tangensielt, radielt og aksielt.

Dersom innmatingen holdes på et slikt nivå at den nye blandingsfuktigheten ligger innenfor tørkens arbeidsområde (se fig. 2) og samtidig under produktets limfasegrense, dvs. i "tørr sone", så vil den raske fordampningen sørge for en sluttfuktighet identisk med fuktigheten av bedden i innmatingsøyeblikket. Materialet i bedden vil ikke komme inn i limfasen. Kommer fuktighetsinnholdet i nærheten av limfasegrensen faller belastningen som et resultat av at stoffet kleber seg sammen og fester seg til de statiske delene i tørken. Metoden forut-setter at materialet til enhver tid holdes så tørt at stoffbedden kan beskrives som fritt bevegelige partikler med liten adhesjon til hverandre, dvs at materialet hele tiden befinner seg i "tørr sone".

Med den sekvensielle beskrivelse som er gitt i punktene 1-5 over, så kan man med følgende antakelse sette opp betingelsene for drift utenom limsonen:

a representerer avdampingen pr. omdreining av rotoren, mi er mengde (eksempelvis i kg) stoff innmatet pr. omdreining og fj er fuktigheten i dette stoffet, mu er mengde utmatet stoff pr. omdreining, f2 er blandingsfuktigheten i dette stoffet etter innmating, men før noe vann har rukket å dampe av, og fg limfaseg rensen.

I realiteten foregår alle prosessene samtidig. For å lykkes kreves riktig balan-sering av prosessene, og et visst forhold mellom de karakteristiske tidskon-stantene for de ulike prosessene. Karakteristisk tid for oppblanding av innkommende vått materiale i den tørre stoff bedden må være vesentlig raskere enn den karakteristiske oppholdstiden til tørt materiale i bedden. Samtidig må genereringen av friksjonsvarme i stoffbedden ballanseres nøye med innmatingen av vått materiale slik at stoffbedden hele tiden har et lite overskudd av indre varme som kan avgis til fordamping av innkommende fuktighet.

En tørke som skal tilfredsstille ovennevnte betingelser må altså :

1) Ha mekaniske innretninger som blander innkommende og eksisterende materiale tilnærmet momentant.

2) Ha en svært rask varmeoverføring.

3) Materialet må kunne doseres på en slik måte at fuktighetsinnholdet i blandingsmaterialet ikke kommer i nærheten av limsonegrensen,

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således også en tørkeanordning (10). Rent praktisk kan anordningen (10) utføres som et sylindrisk prosesskammer (12)(stator) med en internt montert rotor (14). Rotoren (14) er utrustet med et antall rotorarmer (16) som slutter et lite stykke innenfor den statiske sylindriske beholderen (12).

På de vanligste typer materialer som ønskes tørket, og med rotorarmer (16) produsert av konvensjonelle stållegeringer kan man angi følgende konstruktive karakteristika for tørkeanordningen (10):

1. Diameter på sylindrisk prosesskammer: 0,5 - 5 m, typisk rundt 1 m.

2. Tangensialhastighet ytterst på rotorarmer: 10 -100 m/s, typisk rundt 35 m/s. 3. Radiell klaring mellom prosesskammervegg og rotor: 0-0,1 m, typisk ca. 0,03 m. 4. Antall rotorarmer (16) i forhold til arealet til den sylindriske innerveggen til prosesskammeret (12): 10-100 stk./m<2>, typisk ca. 30 stk./m<2>. 5. Totalt projeksert frontareal (16a) til den del av rotorarmene som er i inngrep med materialbedden sett i bevegelsesretningen i forhold til materialbeddens totale volum: 0,1-1 m<2>/m<3>, typisk ca. 0,5 m<2>/m3.

Lengden til prosesskammeret (12) og dimensjonene til rotorarmene (16) i tangensiell retning spiller mindre rolle for prosessen. Føringene på disse blir gitt av de mekaniske påkjenningene konstruksjonen skal motstå, samt kravene til effektiv bortledning av damp som genereres i materialbedden. Ved å øke tangenialhastigheten får man betydelig variasjonsmuligheter for de ulike parametrene definert over. På dagens konvensjonelle løsninger er denne begrenset fordi man ønsker å begrense slitasjen til rotorarmene som er utført i stål påført et hardbelegg som inneholder wolfram karbid. Reduserte krav til slitasje eller introduksjon av mer holdbare materialer kan åpne for andre arbeidsom-råder enn indikert over.

Det essensielle med tørkeanordningen (10) er at denne utformes slik at de tre grunnleggende fysikalske prosessene blanding, varmegenerering og avdamping står i riktig forhold til hverandre. For å oppnå tilstrekkelig varmegenerering ved hjelp av interne kollisjons-, kontakt- og friksjonskrefter kreves det høye tangensialhastigheter på rotorarmene (16) som angitt i punkt 2. over. Antall rotorarmer (16) må ikke bli for stort, og armene (16) må ikke plasseres for tett da dette kan føre til at materialet i stoffbedden i stor grad roterer rundt sammen med rotoren, nærmest som et stivt legeme. Friksjonskreftene vil da i hovedsak oppstå mellom stoffbedden og veggen til den sylindriske beholderen (12). Dette vil gi en for lav varmegenerering til å oppnå effektiv avdamping. Dessuten vil blandingsprosessen bli lite effektiv, og det vil bli umulig å opprett-holde en stabil og tørr stoffbed. Det motsatte ytterpunkt, nemlig med for stor avstand mellom rotorarmene (16) er heller ikke bra. Da vil ikke en stor nok andel bedmateriale delta i den energioverføringsmekanismen som er beskrevet over, noe som medfører både lite effektiv blanding og for lav avdamping. Resultatet er at det oppstår lokale soner med for høg fuktighet, slik at prosessen tilslutt bryter sammen.

Gode resultater er oppnådd med den kombinasjon av parametre som gitt i punkt 3 - 5, og en for tiden foretrukket utførelse av oppfinnelse er en anordning (10) med følgende karakteristika:

1. Diameter på sylindrisk prosesskammer er ca. 1 m.

2. Tangensialhastighet ytterst på rotorarmer er i området 30-40 m/s, fortrinnsvis rundt 35 m/s. 3. Radiell klaring mellom prosesskammer (12) vegg (12a) og rotorarmens (16) frontareal (16a) er ca 0,03 m. 4. Antall rotorarmer (16) i forhold til arealet til den sylindriske prosesskammer innerveggen er 30 stk./m<2>. 5. Totalt projeksert frontareal (16a) til den del av rotorarmene som er i inngrep med material bedden sett i bevegelses retningen i forhold til materialbeddens totale volum er ca. 0,5 m<2>/m<3>.

En tilstrekkelig hurtig innblanding er viktig for å unngå lokale soner med fuktighetsinnhold i limfasen. Med den typiske kombinasjonen av tangensialhastighet, klaring og diameter som er indikert i punkter 1 - 3 over vil enkelte partikler i materialbedden kunne bevege seg nær 12 ganger rundt hele omkretsen av material bedden per sekund. Dette vil gi en blanding i tangensiell retning som er meget hurtig og effektiv. Man vil ikke kunne påvise gradienter i fuktighetsinnholdet i tangensiell rettning i et slikt apparat, bortsett fra i området like ned-strøms innmatingspunktene. I aksiell retning vil derimot blandingstiden bli noe lengre, da blandingsmekanismen er mer indirekte enn i tangensiell retning. Dette kan føre til at man kan påvise gradienter i fuktighetsnivået i aksiell retning med maksimale fuktighetsverdier i de aksielle posisjoner hvor innmating skjer. Det essensielle for å lykkes med prosessen er at innmatingen reguleres slik at blandingsfuktigheten rundt hele omkretsen ved innmatingspunktene avpasses slik at fuktighetsinnholdet ikke kommer opp i limfasen. En jevnere fordeling av innmatingspunkt i aksiell retning vil gjøre prosessen mindre avhengig av effektiv aksiell miksing, og en utførelse ifølge oppfinnelsen vedrører således en anordning (10) der det er arrangert flere innmatingspunkter langs anordnings (10) aksielle utstrekning.

For å skape den nødvendige varmegenerering vil kravet om effektiv blanding samtidig oppfylles. Rotorarmene (16) vil i hovedsak sørge for å slynge partiklene i stoff bedden i tangensiell retning, men det genereres også bevegelser av mindre systematisk natur i aksiell retning som sørger for den aksielle blandingen i stoff bedden. Dette medvirker til å samle stoffbedden langs den sylindriske beholderens (12) innervegg med krefter som langt overgår gravita-sjonskraftens tendens til å samle materialet i beholderens (12) bunn. Drag-kreftene fra dampen som genereres i stoffbedden er heller ikke store nok til å transportere betydelige mengder materiale mot beholderens senter. Avdampen ledes derfor ut fra selve prosess/tørkekammeret gjennom et utløp (20) plassert nærmest mulig senter. Dette bidrar til å redusere medrivningen av partikler i avdamp til et akseptabelt nivå. Grunnet den hurtige blandingen i prosesskammeret (12) er ikke plasseringen av materialinnløp (18) eller utløp (22) avgjørende for anordningens (10) funksjon. Tradisjonelt er disse plassert i en viss avstand fra hverandre.

Definisjoner

For å bedre forståelsen av oppfinnelsen følger nedenfor noen definisjoner av termer og uttrykk som er benyttet for å beskrive oppfinnelsen.

Klebrig materiale: Materiale som vil forårsake adhesjonskrefter mellom to legemer, eksempelvis mellom to stålplater dersom det anbringes mellom to slike legemer.

ft, : Limfasens øvre grense: Det fuktinnhold ved tørkeforløpet som forårsaker

reduksjon i — der n er viskositet, og f er fuktighet (se fig. 1).

df

fa: limfasens nedre grense. Det fugtighetsnivå der tørkematerialet begynner å utvise typisk bulk-egenskaper, dvs frittglidende partikler uten adhesjon (se fig.

1)-

Tilstrekkelig hurtig blanding:

Blanding av innkommende vått materiale i et sylindrisk ringvolum fylt med tørt materiale som er så effektiv at man ved hjelp av konvensjonell prosessinstru-mentering som temperaturfølere ikke klarer å påvise systematiske gradienter i tangensiell retning grunnet manglende homogenisering. Blandingen er å anse som tilstrekkelig selv om slike gradienter kan påvises i ringvolumets aksielle retning så lenge området med høgest fuktighetsinnhold ikke kommer under limfasefuktigheten.

p = p(X,t) Materialets massetetthetsfordeling i tørkekammeret, der X

er en posisjonsvektor, og der t = tid.

f = f(X, t) Materialets fuktighetsfordeling i prosesskammeret.

m j Innmatingsrate

fi Fuktighet i innmatet materiale

å Avdampningsrate fra prosesskammeret m u Utmatingsrate

fu Aktuell verdi av f(X,t) ved utmating

V Området der tørkingen foregår. X henviser til posisjoner i dette området.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for tørking av klebrige materialer i en roterende tørkeanordning, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter at tørkeanordningens prosesskammer omfatter en mengde materiale med en fuktighet som er under limfasenes nedre grense, og at det til denne mengde tilsettes en mengde materiale med en fuktighet over limfasens øvre grense, og at det etableres tilstrekkelig hurtig innblanding, og at mengdeforholdet mellom materialene reguleres slik at totalfuktigheten i det blandete materiale er under limfasens øvre grense, slik at det ikke er nødvendig med resirkulering av tørket materiale for å unngå limfaseproblemene.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at avdampingen kompenserer for netto tilførsel av fuktighet.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at fuktigheten i totalmaterialet, reguleres ved at tilførselsmengden reguleres.

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at avdampingen oppnås ved at det i anordningen (10) er arrangert rotorer (16) som idet disse er i kontakt med materiale etablerer kollisjons-, kontakt- og friksjonskrefter tilstrekkelige til å avdampe den tilførte fuktighet.

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at materialet i prosesskammeret har en temperatur over fordampningstemperatur ved aktuelt trykk for å effektivisere avdampningen av væske.

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at tørkningen foregår under redusert trykk.

7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at avdampingsraten økes ved at det tilføres varme gjennom prosesskammerets vegger eller ved at varmebærere i form av varm gass tilføres direkte i prosesskammeret.

8. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at innmatingen foregår over hele tørkens lengde, dvs. med et flertall innmatings-innganger (18).

9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det er anordnet midler innrettet for å overvåke materialet i prosesskammeret, slik at dersom materialet beveger seg mot limfasen så vil dette kommuniseres til en kontrollanordning som styrer innmatingen av nytt materiale.

10. Fremgangsmåte i samsvar med krav 9, karakterisert ved at disse midler omfatter en sensor som indikerer fuktigheten i materialet.

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 9, karakterisert ved at disse midler omfatter midler som måler de kollisjons-, kontakt- og friksjonskrefter som må påføres.

12. Anordning (10) for tørking av væskeholdig materiale omfattende et prosesskammer (12) med minst en innføringsåpning (18), og en i dette prosesskammer (12) opplagret rotor (14), idet det mellom prosesskammerets (12) inneroverflater (12a) og rotorens (14) ytteroverflater etableres et ringrom for opptak av materiale som skal tørkes, karakterisert ved at rotoren (14) omfatter et antall rotorarmer (16), hvis radielle klaringsavstand mellom prosesskammerets (12) inneroverflate (12a) og rotorens (16) endekant (16a) er i størrelsesorden 0 - 0,1 m, fortrinnsvis ca. 0,03 m, og er arrangert med en innbyrdes avstand, og hvor antall rotorarmer (16) i forhold til arealet av prosesskammerets (12) sylindriske inneroverflate (12a) er i størrelsesorden 10-100 per m<2>, og i forhold til arealet av prosesskammerets (12) sylindriske inneroverflate (12a) er ca. 30 stykk per m<2>, og at totalarealet av rotorens aktive frontflate (16a) er i størrelsesorden 0,1 - 1 m<2>/m<3>, hvor rotoren (14) roteres slik at det etableres en tangensialhastighet ytterst på rotorarmene (16) i området 10-100 m/s, slik at det oppnås en tilstrekkelig hurtig blanding av innmatet materiale og bedmateriale til at det ikke kan påvises systematiske fuktighetsinnholdsgradienter i anordningens (10) tangensielle retning.

13. Anordning (10) i samsvar med krav 12, karakterisert ved at rotoren (14) roteres slik at det etableres en tangensialhastighet ytterst på rotorarmene (16) i området 10-100 m/s.

14. Anordning (10) i samsvar med krav 12, karakterisert ved at tangensialhastigheten ytterst på rotorarmene (16) er i området 30-40 m/s, fortrinnsvis ca. 35 m/s.

15. Anordning (10) i samsvar med krav 12, karakterisert ved at totalarealet av rotorens aktive frontflate (16a) er ca. 0,5 m<2>/m<3>.

16. Anordning (10) i samsvar med et av kravene 12-15, karakterisert ved at anordningen (10) omfatter et antall innløp (18) fordelt over anordningens (10) aksielle utstrekning.

17. Anordning (10) i samsvar med et av kravene 12 - 16, karakterisert ved at fuktighetsinnhold og kollisjons-, kontakt- og friksjonskrefter indikeres av sensor(er) i prosesskammeret (12), og at signaler herfra kommuniseres til en kontrollenhet som tilpasser inn- og utmatingshastigheter slik at det oppnås en prosess i samsvar med et av kravene 1-10.