EP0447671A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von feuchten Materialien in einer Wirbelschicht - Google Patents

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EP0447671A1
EP0447671A1 EP90125367A EP90125367A EP0447671A1 EP 0447671 A1 EP0447671 A1 EP 0447671A1 EP 90125367 A EP90125367 A EP 90125367A EP 90125367 A EP90125367 A EP 90125367A EP 0447671 A1 EP0447671 A1 EP 0447671A1
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EP
European Patent Office
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fluidized bed
bed chamber
heating system
chamber
wall
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Withdrawn
Application number
EP90125367A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Mätzig
Jörg Peters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/06—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried
    • F26B3/08—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed
    • F26B3/084—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed with heat exchange taking place in the fluidised bed, e.g. combined direct and indirect heat exchange
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/10—Heating arrangements using tubes or passages containing heated fluids, e.g. acting as radiative elements; Closed-loop systems

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for drying moist materials in a fluidized bed, the drying being carried out by indirect heat transfer from a heating system arranged in a vortex chamber to the materials.
  • the object of the invention is to provide a method and a suitable device for drying moist materials in a fluidized bed, by means of which the aforementioned disadvantages are eliminated.
  • this object is achieved in that the wall of the fluidized bed chamber is heated to the same temperature as the heating system in the fluidized bed chamber.
  • expansion differences between the heating system and the wall of the fluidized bed chamber are very advantageously avoided, so that special expansion and sealing elements between the heating system and the wall of the fluidized bed chamber can be omitted.
  • Another and particular advantage of the method according to the invention is that the fact that the wall of the fluidized bed chamber is heated to the same temperature as the heating system in the fluidized bed chamber achieves an all-round, uniform and optimal heat transfer to the entire materials in the fluidized bed chamber is, which among other things enables a significant increase in throughput with otherwise the same dimensions of the fluidized bed chamber.
  • the wall of the fluidized bed chamber is charged with the same heating media as the heating system in the fluidized bed chamber. In this way, a simplification of the heating medium supply into the heating system and into the wall of the fluidized bed chamber is achieved.
  • the device for carrying out the method according to the invention consists of a substantially vertically running fluidized bed chamber (1) with a rectangular cross section with a central feed (2) from above and a fluidization feed line (3) from below and with Discharge (4 and 5) for the dried solids and vapors.
  • a substantially vertically running fluidized bed chamber (1) with a rectangular cross section with a central feed (2) from above and a fluidization feed line (3) from below and with Discharge (4 and 5) for the dried solids and vapors.
  • On the housing of the fluidized bed chamber further known discharges for the solids, not shown in the drawing, can also be arranged.
  • the side walls (6 and 7) of the fluidized bed chamber (1) according to the invention as shown in particular in FIG.
  • Both the vertically extending pipes (8 and 9) in the walls (6 and 7) and the horizontally arranged ones Pipes (12) in the rear wall (11) and the front wall are connected to one another by web-like transverse walls (13 and 14 indicated by dashed lines) and form so-called pipe membrane walls, while the transverse connecting pipes (10) represent the heating system in the fluidized bed chamber.
  • the tubes (8, 9, 12) of the fluidized bed chamber walls (6, 7, 11) via the manifold (15) are in open connection with the transverse connecting pipes (10), the walls of the fluidized bed chamber and that can be very advantageous from the connecting pipes (10) existing heating system of the fluidized bed chamber are charged with the same heating media for indirect heat transfer to the materials to be dried.
  • the tubes forming the walls of the fluidized bed chamber and the tubes of the heating system with the heating media are charged via the collecting line (15) arranged on the left in the wall (6) of the fluidized bed chamber, and the heating media are withdrawn from the fluidized bed chamber and the tubes (8, 9, 10, 12) takes place on the lower right side via a manifold (16).
  • the wall of the fluidized bed chamber is heated to the same temperature with the same heat transfer elements as the heating system in the fluidized bed chamber, any expansion compensation elements between the heating jacket of the fluidized bed chamber and the heating system can be omitted.
  • the fluidized bed chamber designed according to the invention is that the entire material volume of the fluidized bed is uniformly interspersed with the heat transfer elements (connecting pipes 10), whereby dead spaces or other disruptive effects on the fluidized bed are completely eliminated. Furthermore, the configuration of the fluidized bed chamber according to the invention considerably increases the heat transfer area to the materials to be dried, as a result of which, with a high throughput capacity, construction volume and energy for drying the moist materials in the fluidized bed can be saved.
  • the wall of the fluidized bed chamber can also be very advantageously composed of several individual segments (17 and 18) - so-called modules - which entail lower manufacturing costs and which can be replaced very easily in the event of a defect are.
  • Heating system may also advantageously be arranged separately from one another and fed separately from one another with the same or different heating media. It is also essential here that the walls of the fluidized bed chamber are heated to the same temperature as the heating system in the fluidized bed chamber.

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Abstract

Beim Trocknen von feuchten Materialien in einer Wirbelschicht, und zwar bei der Trocknung durch indirekte Wärmeübertragung von einem in einer Wirbelkammer angeordnetem Heizsystem auf die Materialien ist nicht zu vermeiden, daß es aufgrund der Wärmeunterschiede zwischen der Wirbelkammerwandung und dem Heizsystem in der Wirbelkammer zu unterschiedlich starken Ausdehnungen kommt, die durch besondere und aufwendige Einbauten zwischen der Wandung der Wirbelkammer und dem Heizsystem kompensiert bzw. ausgeglichen werden müssen. Darüber hinaus ist aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen zwischen dem Heizsystem und der Wandung der Wirbelschichtkammer eine allseitige, gleichmäßige Wärmeübertragung auf die in der Wirbelschichtkammer befindlichen feuchten Materialien nicht zu erreichen, was sich wiederum nachteilig auf den Trocknungseffekt und die damit verbundene Durchsatzleistung auswirkt. Gemäß der Erfindung werden jedoch diese Nachteile dadurch beseitigt, daß die Wandung (6, 7, 11) der Wirbelschichtkammer (1) als Heizmantel ausgebildet ist und auf dieselbe Temperatur aufgeheizt wird wie das Heizsystem in der Wirbelschichtkammer (1). <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von feuchten Materialien in einer Wirbelschicht, wobei die Trocknung durch indirekte Wärmeübertragung von einem in einer Wirbelkammer angeordnetem Heizsystem auf die Materialien erfolgt.
  • Es ist bekannt, daß beim Trocknen von feuchten Materialien in einer Wirbelschicht durch indirekte Wärmeübertragung von einem in der Wirbelkammer angeordnetem Heizsystem, das in den meisten Fällen aus einem Rohrbündel oder Platten besteht, auf die Materialien vom Heizsystem nicht nur die Funktion der Wärmeübertragung übernommen wird, sondern vom Heizsystem auch die Gasblasenbildung in der Wirbelschicht beeinflußt wird. Da ferner das Heizsystem höhere Temperaturen aufweist als die Wandung der Wirbelschichtkammer, mußten bisher besondere Maßnahmen getroffen werden, um zu einem Dehnungsausgleich zwischen dem Heizsystem und der Wandung der Wirbelkammer zu gelangen.
  • Ferner ist bei bekannten Wirbelschichtsystemen von Nachteil, daß entweder ein Dehnungsausgleich, ausgebildet zwischen dem Heizsystem und der Gehäusewandung, vorgesehen ist, dessen Funktion durch eindringenden Staub beeinträchtigt wird, oder daß bei Verzicht auf einen Dehnungsausgleich Störungen bzw. Beeinträchtigungen auf die Ausbildung der Wirbelschicht durch sich kreuzende Heizelemente, oder Toträume, Dampfverteiler oder Kondensatsammler auftreten, die sich wiederum sehr nachteilig auf die Wärmeübertragung vom Heizsystem auf die Materialien auswirken können.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine geeignete Vorrichtung zum Trocknen von feuchten Materialien in einer Wirbelschicht zu schaffen, durch die die vorhin erwähnten Nachteile beseitigt werden.
  • Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wandung der Wirbelschichtkammer auf dieselbe Temperatur aufgeheizt wird wie das Heizsystem in der Wirbelschichtkammer. Auf diese Weise werden sehr vorteilhaft Dehnungsunterschiede zwischen dem Heizsystem und der Wandung der Wirbelschichtkammer vermieden, so daß besondere Ausdehnungs- und Dichtelemente zwischen dem Heizsystem und der Wandung der Wirbelschichtkammer entfallen können. Ein weiterer und besonderer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß dadurch, daß die Wandung der Wirbelschichtkammer auf dieselbe Temperatur aufgeheizt wird wie das Heizsystem in der Wirbelschichtkammer, eine allseitige, gleichmäßige und optimale Wärmeübertragung auf die gesamten jeweils in der Wirbelschichtkammer befindlichen Materialien erreicht wird, wodurch unter anderem eine wesentliche Steigerung der Durchsatzleistung bei sonst gleichen Abmessungen der Wirbelschichtkammer ermöglicht wird.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird die Wandung der Wirbelschichtkammer mit denselben Heizmedien beschickt wie das Heizsystem in der Wirbelschichtkammer. Auf diese Weise wird eine Vereinfachung der Heizmedienzufuhr in das Heizsystem und in die Wandung der Wirbelschichtkammer erreicht.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Wirbelschichtkammer im Längsschnitt gemäß der Erfindung;
    Fig. 2
    einen Schnitt nach der Linie AB in Fig. 1;
    Fig. 3
    eine weitere Ausgestaltung der Wandungen der Wirbelschichtkammer gemäß der Erfindung in Draufsicht.
  • Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung aus einer im wesentlichen vertikal verlaufenden, im Querschnitt rechteckig ausgebildeten Wirbelschichtkammer (1) mit einer zentralen Gutaufgabe (2) von oben und einer Fluidisierungszuleitung (3) von unten sowie mit Austrägen (4 und 5) für die getrockneten Feststoffe und die Brüden. Am Gehäuse der Wirbelschichtkammer können auch noch weitere, an sich bekannte,in der Zeichnung nicht näher dargestellte Austräge für die Feststoffe angeordnet sein. Die seitlichen Wandungen (6 und 7) der Wirbelschichtkammer (1) gemäß der Erfindung bestehen - wie insbesondere Fig. 2 zeigt - aus mehreren mit geringem Abstand voneinander angeordneten, senkrecht verlaufenden Rohren (8 und 9), die über quer durch die Wirbelschichtkammer verlaufende Verbindungsrohre (10) untereinander in offener Verbindung stehen, während die rückwärtige Wandung (11) und die in der Zeichnung nicht näher dargestellte vordere Wandung aus mehreren, ebenfalls mit gleichem Abstand voneinander angeordneten, aber horizontal verlaufenden Rohren (12) bestehen, die ebenfalls mit den übrigen Rohren über eine Sammelleitung (15) in offener Verbindung stehen. Sowohl die vertikal verlaufenden Rohre (8 und 9) in den Wandungen (6 und 7) als auch die horizontal verlaufend angeordneten Rohre (12) in der rückwärtigen Wandung (11) und der vorderen Wandung, sind durch stegartige Querwände (13 und 14 gestrichelt angedeutet) miteinander verbunden und bilden sogenannte Rohrmembranwandungen, während die querverlaufenden Verbindungsrohre (10) das Heizsystem in der Wirbelschichtkammer darstellen. Dadurch, daß die Rohre (8, 9, 12) der Wirbelschichtkammerwandungen (6, 7, 11) über die Sammelleitung (15) in offener Verbindung mit den quer dazu verlaufenden Verbindungsrohren (10) stehen, können sehr vorteilhaft die Wandungen der Wirbelschichtkammer und das aus den Verbindungsrohren (10) bestehende Heizsystem der Wirbelschichtkammer mit denselben Heizmedien zur indirekten Wärmeübertragung auf die zu trocknenden Materialien beschickt werden. Die Beschickung der die Wandungen der Wirbelschichtkammer bildenden Rohre und die Rohre des Heizsystems mit den Heizmedien erfolgt über die, auf der linken Seite in der Wandung (6) der Wirbelschichtkammer angeordnete Sammelleitung (15), und der Abzug der Heizmedien aus der Wirbelschichtkammer und den Rohren (8, 9, 10, 12) erfolgt auf der rechten Seite unten über eine Sammelleitung (16).
  • Dadurch, daß gemäß der Erfindung die Wandung der Wirbelschichtkammer mit denselben Wärmeübertragungselementen auf dieselbe Temperatur aufgeheizt wird wie das Heizsystem in der Wirbelschichtkammer, können jegliche Dehnungsausgleichselemente zwischen dem Heizmantel der Wirbelschichtkammer und dem Heizsystem entfallen.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Wirbelschichtkammer besteht darin, daß das gesamte Materialvolumen der Wirbelschicht gleichmäßig mit den Wärmeträgerelementen (Verbindungsrohre 10) durchsetzt ist, wodurch Toträume oder sonstige störende Einwirkungen auf die Wirbelschicht völlig ausgeschaltet werden. Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wirbelschichtkammer eine erhebliche Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche auf die zu trocknenden Materialien erreicht, wodurch bei hoher Durchsatzleistung an Bauvolumen und Energie zum Trocknen der feuchten Materilien in der Wirbelschicht eingespart werden können. Im übrigen kann - wie in Fig. 2 angedeutet - die Wandung der Wirbelschichtkammer auch sehr vorteilhaft aus mehreren einzelnen Segmenten (17 und 18) - aus sogenannten Modulen - zusammengesetzt sein, die geringere Herstellungskosten mit sich bringen und die im Falle eines Defekts sehr leicht auszuwechseln sind.
  • Wie ferner Fig. 3 zeigt, kann es ggf. auch zweckmäßig sein, die in der Zeichnung dargestellten, senkrecht verlaufenden Rohre (19, 20), die die Seitenwandungen der Wirbelschichtkammer bilden, direkt aneinanderliegend anzuordnen, und die quer dazu durch die Wirbelschichtkammer verlaufenden Verbindungsrohre (21) mit geringeren Rohrdurchmessern auszubilden, um den Heizmediendurchsatz zu erhöhen und/oder die Druckverluste zu verringern.
  • Abweichend von der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung können die Wandungen der Wirbelschichtkammer und das in der Wirbelschichtkammer befindliche Heizsystem ggf. auch vorteilhaft getrennt voneinander angeordnet und getrennt voneinander mit gleichen oder auch unterschiedlichen Heizmedien beschickt werden. Wesentlich auch hierbei ist jedoch, daß die Wandungen der Wirbelschichtkammer auf dieselbe Temperatur aufgeheizt werden wie das Heizsystem in der Wirbelschichtkammer.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Trocknen von feuchten Materialien in einer Wirbelschicht, wobei die Trocknung durch indirekte Wärmeübertragung von einem in einer Wirbelschichtkammer angeordneten Heizsystem auf die Materialien erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Wirbelschichtkammer auf dieselbe Temperatur aufgeheizt wird wie das Heizsystem in der Wirbelschichtkammer.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Wirbelschichtkammer mit denselben Heizmedien beschickt wird wie das Heizsystem in der Wirbelschichtkammer.
  3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen vertikal verlaufende Wirbelschichtkammer (1) mit einem darin angeordneten Heizsystem (10, 21) und zentraler Gutaufgabe (2) von oben und Fluidisierungszuleitung (3) von unten sowie mit Austrägen (4, 5) für die getrockneten Feststoffe und die Brüden, und wobei die Wandung (6, 7, 11) der Wirbelschichtkammer (1) als Heizmantel ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizmantel der Wirbelschichtkammer (1) aus einer Rohrmembranwandung besteht.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieWirbelschichtkammer (1) aus mehreren einzelnen Segmenten (17, 18) besteht.
EP90125367A 1990-03-20 1990-12-22 Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von feuchten Materialien in einer Wirbelschicht Withdrawn EP0447671A1 (de)

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DE19904008903 DE4008903A1 (de) 1990-03-20 1990-03-20 Verfahren und vorrichtung zum trocknen von feuchten materialien in einer wirbelschicht

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DE4008903A1 (de) 1991-09-26

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