DE4036666C2

DE4036666C2 - Verfahren und Vorrichtung für das Trocknen von organischen Stoffen, insbesondere von Holzteilchen

Info

Publication number: DE4036666C2
Application number: DE19904036666
Authority: DE
Inventors: Kurt Gisiger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1990-11-17
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2010-11-18
Also published as: DE4036666A1; CH681108A5; FR2654811A1; FR2654811B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von feuchten organischen Stoffen, insbesondere von Holzteilchen, gemäß den Pa tentansprüchen 1 und 3.

Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art strömt das Abgas aus dem Trockenraum durch Filter mit Kiesfüllung und durch elektrostatische Filter, um die großen und kleinen festen Teilchen auszuscheiden, bevor die Gase ins Freie abgeführt werden. Jedoch können diese Filter die gasförmigen Kohlenwasserstoffe nicht zurückhalten, die im allgemeinen in dem Trockenraum durch Destillie ren der organischen Stoffe freigesetzt werden. Im all gemeinen bei den Einrichtungen für das Trocknen von Holzteilchen enthält das Abgas zwischen 80 und 140 mg von unverbrannten Kohlenwasserstoffen je kg Dampf aus der Trocknung, was eine Belastung für die Umwelt be deutet. Das Verbrennen dieser Kohlenwasserstoffe in dem Abgas, das einem Schornstein zugeführt wird, würde sehr kostspielig zusätzliche Einrichtungen erfordern, die eine größere Gasmenge zu verarbeiten hätten.

Die DE 24 61 415 A1 beschreibt eine Vorrichtung für das Trocknen von Futtermitteln, in der die Gase und Dämpfe, die aus einer Trockentrommel ausströmen, re zirkuliert werden, um wieder verbrannt zu werden, be vor sie ins Freie abgeführt werden. Das rezirkulierte Abgas wird in einem geschlossenen Kreislauf zu der Brennkammer für ein erneutes Verbrennen geführt. Die Abgase werden teilweise zum Einlauf in die Trocken trommel und teilweise zu einem Schornstein für einen Abzug ins Freie geführt. Dieses System weist den Vor teil auf, die Temperatur des Gases am Eingang des Trockners herabzusetzen, was die Stoffe, die zu trock nen sind, schont, jedoch eine Vergeudung von Energie verursacht, weil die abgeführten Gase noch sehr warm sind.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die vorste hend angeführten Nachteile zu beseitigen, indem ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben werden, die in der Lage sind, feuchte organische Stoffe schonend zu trocknen und die Temperatur der Gase, die ins Freie abgeführt werden, herabzusetzen.

Die Rückgewinnung der Wärme eines Teilstroms, welcher aus dem Gaserzeuger abgezweigt wurde, durch einen Wär meaustausch in mehreren Stufen sichert nicht nur eine größere Herabsetzung der Temperatur der Abgase und daher eine ausgezeichnete Energieausbeute. Sie ermög licht auch eine optimale Nutzung der wiedergewonnenen Wärme bei verschiedenen Temperaturbereichen. Insbeson dere können die Abgase noch Wärme in die pflanzlichen Stoffe abgeben, wenn diese bereits teilweise gekühlt sind, um diese Stoffe zu schonen und anschließend kön nen die Abgase mit etwa der gleichen Temperatur wie diejenigen der getrockneten Stoffe abgeführt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens ge mäß der Erfindung wird mindestens ein Teil der besag ten Abgase rezirkuliert, indem es nach der Brennkammer mit den Verbrennungsgasen vermischt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung enthält der geschlossene Kreislauf eine Abzweigung, von der aus ein erster Strang des Kreislaufes zu dem Gaserzeu ger führt und ein zweiter Strang des Kreislaufes zu einer Stelle des geschlossenen Kreislaufs nach dem Gaserzeuger führt, und die beiden Stränge des ge schlossenen Kreislaufs strömen durch Wärmetauscher, die von dem Teilstrom erwärmt und in dem Kreislauf in Reihe angeordnet sind. Vorzugsweise ist in einem der besagten Stränge des geschlossenen Kreislaufs ein Ven tilator mit verstellbarer Drehzahl angeordnet.

Zum Vorwärmen der feuchten Stoffe sind in der Trocken kammer Rohre angeordnet, die von dem abgezweigten Teilstrom durchströmt sind und in dem offenen Kreis lauf zwischen den Wärmeaustauschern und den Vorrich tungen für die Abführung der Gase ins Freie in Reihe angeordnet sind.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung ist nach stehend eine bevorzugte Art der Ausführung als nicht eingrenzendes Beispiel beschrieben, und zwar unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung, worin:

- die Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Troc kenvorrichtung gemäß der Erfindung ist und
- die Fig. 2 eine Querschnittzeichnung einer Trocken trommel zu dieser Trockenvorrichtung ist.

Die Vorrichtung, die von der Fig. 1 veranschaulicht ist, enthält einen Gaserzeuger 1 zum Erzeugen von Warmgas, der mit einem Brenner 2 und zwei Öffnungen 3 und 4 versehen ist. Die Öffnung 3 leitet die Gase in einen geschlossenen Kreislauf, der der Reihe nach aus einer Mischkammer 6, einer Trockenkammer 7 in der Mit te einer drehenden Trommel 8, einem Vorabscheider 9, einem Abzugsventilator 10, einem Nachabscheider 11 und einer Rücklaufleitung 12, die in einer Abzweigung 13 mündet, besteht. Von der Abzweigung 13 durchströmt ein erster Strang 14 des geschlossenen Kreislaufs einen ersten Wärmeaustauscher 15 und führt zu einem seitli chen Einlauf 16 des Gaserzeugers 1. Ein zweiter Strang 17, der von der Abzweigung 13 abgeht, durchströmt ei nen zweiten Wärmeaustauscher 18 und einen Abzugsventi lator 19 und mündet in die Mischkammer 6.

Die zweite Öffnung 4 des Gaserzeugers 1 führt zu einem offenen Kreislauf, der zuerst über eine Leitung 21 (Rauchgasleitung), die durch die Wärmeaustauscher 15 und 18 für das Erwärmen der Abgase des geschlossenen Kreislaufs führt, anschließend an einem Verteilring 22 am Einlauf eines Vorwärmers 23 der Trommel 8 mündet. Der Auslauf aus diesem Vorwärmer 23 ist von einem Sam melring 24 gebildet, von dem der Kreislauf durch einen Abzugsventilator fortgesetzt wird, um beispielsweise in einem Schornstein 26 zu enden, vor dem ein Satz von Filtern 27 angeordnet werden kann. Ein Schieber 28 in der Rauchgasleitung 21 ermöglicht, bei entsprechender Steuerung die Gase des offenen Kreislaufs, falls not wendig, über eine Leitung 29 ins Freie zu entleeren, beispielsweise während der Übergangszeiten oder beim Ausfall des Ventilators 25. Ein Entleerschieber 30 erfüllt den gleichen Zweck in der Leitung 12 des ge schlossenen Kreislaufs in Verbindung mit einer Leitung 31.

Bei diesem Beispiel sind die feuchten Stoffe Holzteil chen, wie sie bei der Herstellung von Spanplatten oder in der Papierindustrie verarbeitet werden. Sie werden in die Trockenkammer 7 auf übliche Weise eingebracht, beispielsweise mit Hilfe einer Dosierschnecke 32, die sie auf einer Rutsche 33 schiebt, die in einem axialen Einlauf 34 angeordnet ist, durch die ebenfalls die Warmgase, die in die Trockenkammer 7 einströmen, ge leitet werden. Auch in einer konventionellen Art wer den die getrockneten Stoffe aus der Trommel 8, zusam men mit den Gasen, die von dem Ventilator 10 abgesaugt werden, durch eine Leitung 35 ausgetragen, die bei spielsweise eine Förderschnecke enthalten kann, und, von den Gasen in den Abscheidern 9 und 11 getrennt, von denen sie durch die Austragsvorrichtung 36 und 37 auf einem Förderband 38 für einen Weitertransport ge mäß den Pfeilen abgeführt werden.

Je nach Ausführung des Gaserzeugers und nach den Be triebsbedingungen können die Gase der beiden Ströme 41 und 42 jeweils verschiedene Zusammensetzungen und Tem peraturen aufweisen. Evtl. können die beiden Ströme durch getrennte Gaserzeuger erzeugt werden.

Im vorliegenden Fall enthält der Gaserzeuger 1 eine Brennkammer 43 eines Brenners 2, welcher in ein Flam menschutzrohr 44 mündet und eine Flamme 45 erzeugt, und eine Nachbrennkammer 46, die von der Brennkammer 43 durch eine Drosselstelle 47 getrennt ist, die für das Entstehen einer starken Durchwirbelung in den Ga sen vorgesehen ist.

Die Fig. 2 ist eine ausführliche Darstellung des Auf baus der Trockentrommmel 8 und insbesondere der Troc kenkammer 7, in der die Stoffe 48, die zu trocknen sind, unter Einwirkung der längsgerichteten gasförmi gen Strömung langsam vorrücken, wobei diese durch die Drehung der Trommel in der Pfeilrichtung angehoben wurden. Der Vorwärmer besteht aus einem Satz von pa rallelen Rohren in Längsrichtung 23, von dem Verteil ring 22 zu dem Sammelring 24 durch die Trockenkammer 7, durch die die Gase aus der Leitung 21 strömen. Die se Rohre sind mit einem Abstand von der zylindrischen metallischen Wandung 51 der Trockenkammer 7 angeordnet und, wie sie, von Tragringen 52, die sich auf nicht dargestellten Rollen bewegen, gestützt. Somit sind die Gase und die Stoffe 48 in Berührung mit den Rohren 23 für die Vorwärmung, die nach den Wärmeaustauschern 15 und 18 eine dritte Stufe für einen Wärmeaustausch bil den.

In Dauerbetrieb arbeitet die vorstehend beschriebene Vorrichtung wie folgt. Die Stoffe, die zu trocknen sind, werden in die Trockenkammer 7 kontinuierlich oder diskontinuierlich eingegeben, wo sie durch die Berührung mit den Gasen und mit den Rohren für die Vorwärmung 23 getrocknet werden, wobei die Drehbewe gung der Trommel 8 eine Umwälzung gewährleistet. Her aus strömt ein gasförmiges Gemisch, das zusätzlich zu den Gasen, die in die Trommel 8 eingeführt sind, den Wasserdampf aus dem Trocknungsvorgang sowie die flüch tigen Kohlenwasserstoffe, die durch Destillation aus den pflanzlichen Stoffen ausgezogen sind und die all gemein genannt "blaue Gase" bilden, enthält. Dieses gasförmige Gemisch reißt auch Staubpartikel mit, die aus der Verbrennung oder aus der Trocknung stammen können. Anstatt dieses Gemisch nach Filtrierung ins Freie auszuscheiden, wird es im allgemeinen mit seinem ganzen Volumen in der Einrichtung zykliert bzw. umge wälzt, um die hierin enthaltenen Kohlenwasserstoffe und Staubpartikel weitgehend zu verbrennen, wobei die somit erzeugte Wärme für das Trocknen zurückgewonnen wird.

Von der Abzweigung 13 an strömt ein erster Teil des Abgases durch die Leitung 14 und den Wärmeaustauscher 15, wo er von dem Gegenstrom des Warmgases 42 erwärmt wird, die aus der Nachbrennkammer kommen, dann wird es in die Brennkammer 43 eingeführt, wo es durch die Be rührung mit dem Flammenschutzrohr 44 und durch die Strahlung der Flamme 45 erwärmt wird, bevor es sich mit den Verbrennungsgasen vermischt, insbesondere durch Einwirkung der Drosselstelle 47. Durch dieses eingehende Mischen werden praktisch alle organischen Materialien, sowohl die festen als auch die gasförmi gen, die sich in der Nachbrennkammer 46 befinden, auf eine Temperatur gebracht, die hoch genug ist und lang genug andauert, um zu brennen, so daß die Gase, die durch den Schornstein 26 abgeführt werden, nach der Filtrierung eine sehr geringe Belastung für die Umwelt darstellen. Ferner wird die Wärme, die durch diese zusätzliche Verbrennung erzeugt ist, in der Einrich tung durch Erwärmung in mehreren einander folgenden Stufen mit Hilfe der Wärmeaustauscher 15 und 18 und der Rohre 23 der Trommel 8 zurückgewonnen.

Der zweite Teil des gasförmigen Gemisches, der durch die Leitung 12 umgewälzt wird, wird in die Leitung 17 durch den Ventilator 19 angesaugt, um in dem Wärmeaus tauscher 18 von dem Gegenstrom erwärmt und in die Mischkammer 6 eingespritzt zu werden, wo er sich mit dem ersten Strom des Warmgases 41 vermischt. Somit wird ein Anteil des Wärmeinhalts zurückgewonnen, die in dem zweiten Strom des Warmgases 42 enthalten ist, um diese auf den ersten Strom zu übertragen. Mit einer stetigen Regelung der Durchsatzmenge des Ventilators 19 kann die Verteilung des Abgases zwischen den beiden Leitungen 14 und 17 eingestellt und auf diese Weise die Durchsatzmengen und die Temperaturen der beiden Ströme von warmen Gasen abgeändert werden. Vor allem wird das Warmgas, das von der Mischkammer 6 kommt, auf die erforderliche Temperatur für das Trocknen ge bracht. Außerdem kann durch Einwirkung auf die Dreh zahl des Abzugsventilators 25 die Verteilung der Durchsatzmengen zwischen dem geschlossenen Kreislauf und dem offenen Kreislauf abgeändert werden.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung, die vorstehend beschrieben sind, ist es möglich, die Mengen von Bela stungsstoffe auf äußerst geringe Werte herabzusetzen, die je kg Wasserdampf, die aus den feuchten Stoffen entzogen worden sind und ins Freie abgeführt werden. Die gasförmigen oder festen Materien, die durch das Verfahren für das Trocknen freigesetzt werden, werden auf eine vollständigen Weise verbrannt, insbesondere die Kohlenwasserstoffe. Vergleichende Versuche haben gezeigt, daß die Gehalte an Kohlenwasserstoffen in den abgeführten Gasen um einen Faktor bis zu 30 herabge setzt werden können. Die Verbrennung ermöglicht auch, den Geruch aus den behandelten Stoffen fast völlig auszuschalten, beispielsweise wenn Kaffeesatz ver brannt wird. Schließlich ist die Energiebilanz gegen über einer konventionellen Einrichtung wesentlich ver bessert, einerseits durch die vollständigere Verbren nung und andererseits durch eine maximale Wärmerückge winnnung durch Erwärmung in mehreren Stufen innerhalb der Trockenvorrichtung, so daß die abgeführten Gase eine möglichst geringe Temperatur aufweisen.

Claims

1. Verfahren zum Trocknen von organischen Stoffen, insbesondere von Holzteilchen, mit einem Gaserzeu ger zum Erzeugen von Warmgas, mit einer Trocken kammer zum Trocknen der feuchten Stoffe in direk tem Kontakt mit dem Warmgas, und mit einem Ab scheider zum Trennen der getrockneten Stoffe von den Abgasen der Trockenkammer, wobei die Abgase Wasserdampf und Kohlenwasserstoffe enthalten und wenigstens teilweise in die Brennkammer rezirku liert werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gaserzeuger (1) ein Teilstrom entnommen, die ser durch indirekten Wärmetausch mit einem rezir kuliertem Abgas und den feuchten Stoffen in der Trockenkammer (7) gekühlt und anschließend ins Freie abgegeben wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rezirkulierte Abgas an einer Stelle zwischen dem Gaserzeuger (1) und der Trockenkammer (7) mit dem Warmgas vermischt wird.

3. Vorrichtung zum Trocknen von feuchten organischen Stoffen gemäß Anspruch 1, bestehend mindestens aus:

1. einem Gaserzeuger (1), der mit einem Brenner ausgerüstet ist, für die Erzeugung des Warmga ses;
2. mindestens einer Trockenkammer (7), die von dem Warmgas (41) durchströmt ist;
3. Vorrichtungen (32, 33) zum Beschicken der feuch ten Stoffe in die Trockenkammer.

gekennzeichnet durch
einen offenen Kreislauf (21 bis 27), der kontinu ierlich einen Teil des Warmgases aus dem Gaserzeu ger (1) an die Umgebung abführt, einen geschlosse nen Kreislauf für die Abgase und durch mindestens
einen ersten Wärmetauscher (15), der in dem ge schlossenen Kreislauf vor dem Gaserzeuger (1) oder vor der Trockenkammer (7) angeordnet ist, um die rezirkulierten Abgase zu erwärmen, bevor diese in die Brennkammer oder in die Trockenkammer strömen, und daß in der Trockenkammer ein zweiter Wärmetau scher (18) angeordnet ist, in welchem die rezirku lierten Abgase weiter abgekühlt werden.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Kreislauf eine Abzweigung (13) enthält, von der aus ein erster Strang (14) des Kreislaufes zu dem Gaserzeuger (1) führt und ein zweiter Strang (17) des Kreislaufes zu einem Punkt (6) des geschlossenen Kreislaufs nach dem Gaser zeuger (1) führt, und daß die beiden Stränge (14, 17) des geschlossenen Kreislaufs durch den er sten Wärmeaustauscher (15) strömen, die von dem Teilstrom des Warmgases (42) erwärmt und in dem Kreislauf in Reihe angeordnet sind.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der besagten Stränge des geschlossenen Kreislaufs mit einem Ventilator mit verstellbarer Drehzahl für die Regelung des Durchsatzes (19) versehen ist.

6. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher in der Trockenkammer (7) durch Rohre für das Vorwärmen (23) der feuchten Stoffe gebildet ist, welcher in dem offenen Kreislauf in Reihe zwischen dem ersten Wärmeaustauscher (15) und Einrichtungen für die Abführung der Abgase ins Freie (25-27) angeordnet sind.