WO2010051572A2 - Verfahren zum trocknen eines trocknungsguts - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a process for drying a material to be dried, which is acted upon within a drying space with a circulating, heated by a heat exchanger drying gas for discharging the evaporated liquid.
  • drying moist solids it is customary to apply a preferably preheated drying air stream to the material to be dried and to discharge the moisture evaporating from the material to be dried with the drying air stream.
  • a drying air stream air or an inert gas, for example nitrogen
  • US Pat. No. 3,599,344 a drying gas stream
  • the drying material is directed via inlets and outlets in opposite directions to the drying gas stream is continuously conveyed.
  • the material to be dried is heated by means of heat exchangers within the drying container, for example with superheated steam.
  • the steam-laden drying gas discharged from the drying tanks via the cyclone separator is conditioned with respect to the moisture content, the temperature and the pressure in order to be able to maintain predetermined drying ratios within the drying tanks.
  • a disadvantage is the construction effort and the fact that significant amounts of external energy must be used for drying.
  • Similar disadvantages arise in another known method (GB 1 201 354 A), in which for evaporating solvents from a granulate, a drying gas flow from an inert gas is circulated through a two-stage drying tank. By an elaborate management of the heated drying gas flow within the drying tank, a corresponding uniform evaporation of the solvent from the continuously conveyed through the drying container drying material should be ensured.
  • the solvent vapor discharged from the drying vessel with the drying gas stream is condensed and separated in a condenser, while the cooled drying gas stream has to be reheated in a downstream heat exchanger.
  • the invention is therefore based on the object, a method for drying a drying material of the type described in such a way that with a comparatively small amount of external energy Aus GmbH can be found.
  • the invention achieves the stated object in that part of the drying gas stream is removed from the cycle, compressed and condensed in the heat exchanger with heat being released to the circulating drying gas flow.
  • the recycled drying gas stream is not passed through a condenser for separating the vapor taken up from the material to be dried, so that the main part of the drying gas flow consists of water vapor which has been taken up from the material to be dried.
  • a partial flow is diverted to warm up with the aid of this branched partial flow after a corresponding compression and the associated temperature increase the circulating drying gas flow, so that due to the increased temperature of the drying material supplied Trocknungsgasstroms additionally received steam from the Trocknungsgut can be until the saturation of the cooled due to the heat to the drying material drying gas flow.
  • the operating parameters can be matched to one another such that the volume of water vapor newly taken up by the drying gas stream substantially corresponds to the volume of the partial flow of the drying gas diverted from the drying circuit, so that substantially constant flow conditions are established in the cycle flow of the drying gas. Since the dew point for this partial flow increases with the compression of the partial flow branched off from the circuit, the dew point is undershot by the heat transfer to the circulated drying gas flow, the steam contained in the partial flow condenses and the condensate is separated. This means that water vapor is continuously removed from the circulating drying gas stream and the drying process can be carried out continuously, and indeed with a comparatively small use of external energy, because only the partial stream branched off from the cycle of the drying gas flow corresponds must be compressed. The economy of this drying process increases with the water vapor content of the drying gas stream.
  • the drying method according to the invention is particularly suitable for the continuous drying of bulk material, which is conveyed continuously through suitable locks through the drying room. But it is also a batch-wise drying of the drying material possible, for example in connection with the drying of lumber, when the drying gas flow for batchwise drying of the drying material is alternately conducted over at least two drying chambers in the circuit, each serving to accommodate a Trocknungsgutcharge.
  • the partial flow branched off from the cycle of the drying gas can be increased, the gaseous portion of the partial flow of the drying gas condensed in the heat exchanger being returned to the cycle of the drying gas, so that in turn constant flow conditions in the area of the drying space can be established ,
  • the heat exchanger for heating the circulated drying gas flow does not follow a conventional condenser for separating the condensed water vapor from the cycle of the drying gas as in conventional drying devices of this type, but is connected to a compressor for a branched-off from the circulation partial flow of the drying gas, so due to the higher temperature of the compressed partial flow of the drying gas stream can be heated within the circulation.
  • the temperature of the compressed partial flow drops below the increased dew point due to the compression, so that the water vapor contained in the partial flow can be condensed and discharged.
  • the residual heat of the condensate and the remaining gas content of the partial flow can be used for heating the drying material.
  • the drying material outside the drying tank can be acted upon in a separate heat exchanger with the waste heat of the partial flow.
  • the illustrated apparatus for drying a material to be dried has a drying container 1 for the material to be dried, which in the form of a bulk material 2 via inlet and outlet locks 3, in the case of the embodiment rotary valves continuously.
  • the drying container 1 is promoted.
  • the feed line for the material to be dried is designated 4.
  • Via a drain line 5, the dried material is removed from the drying tank 1.
  • the drying chamber of the drying container 1 is charged with a drying gas.
  • the drying container 1 is connected to a circulation channel 6 for a drying gas stream, which comprises a fan 7 for the circulation promotion of the drying gas and a heat exchanger 8 for heating the withdrawn from the drying tank 2 Trocknungsgasstroms.
  • This heat exchanger 8 is acted upon by a partial flow of the drying gas, which is removed via a branch line 9 of the circulation 6 via a metering valve 10 and brought by means of a compressor 11 to a higher pressure level to heat with the help of the associated increase in temperature, the circulating drying gas to be able to. Since with the compression of the partial flow of the drying gas whose dew point increases, the water vapor contained in the partial stream can be condensed at a temperature which is above the inlet temperature of the circulated drying gas flow. The condensate can be supplied with the remaining gaseous portion of the branched partial flow, a heat exchanger 12 for preheating the Trocknungsguts.
  • the pressure valve 13 used for the pressure build-up within the heat exchanger 8 can in this case preferably be connected downstream of the heat exchanger 12 for the preheating of the material to be dried, in order to be able to exploit the higher temperature level of the not yet relaxed partial flow from the heat exchanger 8.
  • the amount of steam to be absorbed via the drying gas stream is to be increased, which means a larger partial flow of the .
  • Drying gas over the compressor 11 conditionally. So that under these conditions again constant flow conditions are achieved in the drying tank 1, the remaining after the condensation of the vapor, gaseous portion of the diverted partial flow can be withdrawn from the heat exchanger 8 and fed via an expansion valve 14 of the circulation guide 6 again.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Trocknen eines Trocknungsguts beschrieben, das innerhalb eines Trocknungsraums mit einem im Kreislauf geführten, über einen Wärmetauscher (8) erwärmten Trocknungsgas zum Austragen der verdampften Flüssigkeit beaufschlagt wird. Um mit einem geringen Fremdenergieeinsatz das Auslangen zu finden, wird vorgeschlagen, dass ein Teil des Trocknungsgasstroms aus dem Kreislauf ausgeschieden, verdichtet und im Wärmetauscher (8) unter Wärmeabgabe an den im Kreislauf geführten Trocknungsgasstrom kondensiert wird.

Description

Verfahren zum Trocknen eines Trocknungsguts
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen eines Trocknungsguts, das innerhalb eines Trocknungsraums mit einem im Kreislauf geführten, über einen Wärmetauscher erwärmten Trocknungsgas zum Austragen der verdampften Flüssigkeit beaufschlagt wird.
Stand der Technik
Zum Trocknen von feuchten Feststoffen ist es üblich, das Trocknungsgut mit einem vorzugsweise vorgewärmten Trocknungsluftstrom zu beaufschlagen und die aus dem Trocknungsgut verdampfende Feuchtigkeit mit dem Trocknungsluftstrom auszutragen. Um feinkörniges Trocknungsgut vorteilhaft trocknen zu können, wurde bereits vorgeschlagen, den Trocknungsgasstrom, Luft oder ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, im Kreislauf über Trocknungsbehälter zu führen (US 3 599 344 A), durch die das Trocknungsgut über ein- und aus- gangsseitig vorgesehene Schleusen gegensinnig zum Trocknungsgasstrom fortlaufend gefördert wird. Zur Beschleunigung des Trocknungsvorgangs wird das Trocknungsgut mit Hilfe von Wärmetauschern innerhalb der Trocknungsbehälter beispielsweise mit Heißdampf erwärmt. Das aus den Trocknungsbehältern über Zyklonabscheider ausgetragene, mit Dampf beladene Trocknungsgas wird hinsichtlich des Feuchtigkeitsgehalts, der Temperatur und des Drucks konditioniert, um innerhalb der Trocknungsbehälter vorgegebene Trocknungsverhältnisse einhalten zu können. Nachteilig ist allerdings der Konstruktionsaufwand und der Umstand, dass für die Trocknung erhebliche Mengen von Fremdenergie eingesetzt werden müssen. Ähnliche Nachteile ergeben sich bei einem anderen bekannten Verfahren (GB 1 201 354 A), bei dem zum Verdampfen von Lösungsmitteln aus einem Granulat ein Trocknungsgasstrom aus einem Inertgas im Kreislauf durch einen zweistufigen Trocknungsbehälter geführt wird. Durch eine aufwendige Führung des erwärmten Trocknungsgasstroms innerhalb des Trocknungsbehälters soll eine entsprechende gleichmäßige Verdampfung des Lösungsmittels aus dem kontinuierlich durch den Trocknungsbehälter geförderten Trocknungsgut sichergestellt werden. Der mit dem Trocknungsgasstrom aus dem Trocknungsbehälter ausgetragene Lösungsmitteldampf wird in einem Kondensator kondensiert und abgeschieden, während der gekühlte Trocknungsgasstrom in einem nachgeschalteten Wärmetauscher wieder erwärmt werden muss.
Schließlich ist es zur Nutzung der fühlbaren Abwärme der bei einer Trocknung von Braunkohle anfallenden Brüden bekannt (EP 0 268 819 A2), die Brüden zur besseren Wärmeausnützung zu verdichten und mit den verdichteten Brüden Heizdampf im Wärmeaustausch zu erwärmen, um mit dem erwärmten Heizdampf die Braunkohle innerhalb eines mehrstufigen Trocknungsbehälters im Wärmeaustausch auf die Verdampfungstemperatur vorzuwärmen. In den anschließenden Trocknungsstufen erfolgt die Erwärmung des Trocknungsguts mit Hilfe von Frischdampf, mit dem wiederum entsprechende Wärmetauscher beaufschlagt werden. Auch in diesem Fall ist der Energieeinsatz erheblich, wenn nicht auf eine Dampfquelle zurückgegriffen werden kann.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trocknen eines Trocknungsguts der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass mit einem vergleichsweise geringen Aufwand an Fremdenergie das Auslangen gefunden werden kann. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass ein Teil des Trocknungsgasstroms aus dem Kreislauf ausgeschieden, verdichtet und im Wärmetauscher unter Wärmeabgabe an den im Kreislauf geführten Trocknungsgasstrom kondensiert wird.
Zufolge dieser Maßnahme wird der im Kreislauf geführte Trocknungsgasstrom nicht über einen Kondensator zur Abscheidung des aus dem Trocknungsgut aufgenommenen Dampfs geführt, sodass der Hauptanteil des Trocknungsgasstroms aus Wasserdampf besteht, der aus dem Trocknungsgut aufgenommen wurde. Aus diesem im Kreislauf geführten Trocknungsgasstrom wird nur ein Teilstrom abgezweigt, um mit Hilfe dieses abgezweigten Teilstroms nach einer entsprechenden Verdichtung und der damit verbundenen Temperaturerhöhung den im Kreislauf geführten Trocknungsgasstrom aufzuwärmen, sodass aufgrund der erhöhten Temperatur des dem Trocknungsgut zugeführten Trocknungsgasstroms zusätzlich Dampf aus dem Trocknungsgut aufgenommen werden kann, und zwar bis zur Sättigung des aufgrund der Wärmeabgabe an das Trocknungsgut abgekühlten Trocknungsgasstroms. Die Betriebsparameter können dabei so aufeinander abgestimmt werden, dass das Volumen des vom Trocknungsgasstrom aus dem Trocknungsgut neu aufgenommenen Wasserdampfs im Wesentlichen dem Volumen des vom Trocknungskreislauf abgezweigten Teilstroms des Trocknungsgases entspricht, sodass sich in der Kreislaufströmung des Trocknungsgases im Wesentlichen konstante Strömungsverhältnisse einstellen. Da mit dem Verdichten des aus dem Kreislauf abgezweigten Teilstroms der Taupunkt für diesen Teilstrom ansteigt, wird durch die Wärmeabgabe an den im Kreislauf geführten Trocknungsgasstrom der Taupunkt unterschritten, der im Teilstrom enthaltene Dampf kondensiert und das Kondensat abgeschieden. Dies bedeutet, dass kontinuierlich Wasserdampf aus dem im Kreislauf geführten Trocknungsgasstrom ausgeschieden wird und der Trocknungsvorgang kontinuierlich geführt werden kann, und zwar bei einem vergleichsweise geringen Einsatz von Fremdenergie, weil ja lediglich der aus dem Kreislauf der Trocknungsgasströmung abgezweigte Teilstrom entspre- chend verdichtet werden muss. Die Wirtschaftlichkeit dieses Trocknungsverfahrens nimmt dabei mit dem Wasserdampfgehalt des Trocknungsgasstroms zu.
Das erfindungsgemäße Trocknungsverfahren eignet sich insbesondere für die kontinuierliche Trocknung von Schüttgut, das fortlaufend über geeignete Schleusen durch den Trocknungsraum gefördert wird. Es ist aber auch eine chargenweise Trocknung des Trocknungsguts möglich, beispielsweise im Zusammenhang mit der Trocknung von Schnittholz, wenn der Trocknungsgasstrom zur chargenweisen Trocknung des Trocknungsguts abwechselnd über zumindest zwei Trocknungsräume im Kreislauf geführt wird, die je zur Aufnahme einer Trocknungsgutcharge dienen.
Um die Trocknungsleistung zu erhöhen, kann der aus dem Kreislauf des Trocknungsgases abgezweigte Teilstrom vergrößert werden, wobei der gasförmige Anteil des im Wärmetauscher kondensierten Teilstroms des Trocknungsgases wieder dem Kreislauf des Trocknungsgases zugeführt wird, so- dass sich wiederum konstante Strömungsverhältnisse im Bereich des Trocknungsraums einstellen können.
Zur Durchführung des Verfahrens kann von einer Vorrichtung mit wenigstens einem Trocknungsbehälter zur Aufnahme des Trocknungsguts, mit einer Kreislaufführung für ein den Trocknungsbehälter beaufschlagendes Trocknungsgas und mit einem Wärmetauscher zum Erwärmen des im Kreislauf geführten Trocknungsgasstroms ausgegangen werden. Der Wärmetauscher zum Erwärmen des im Kreislauf geführten Trocknungsgasstroms folgt jedoch nicht wie bei herkömmlichen Trocknungsvorrichtungen dieser Art einem Kondensator zum Ausscheiden des kondensierten Wasserdampfs aus dem Kreislauf des Trocknungsgases, sondern ist an einem Verdichter für einen aus der Kreislaufführung abgezweigten Teilstrom des Trocknungsgases angeschlossen, sodass aufgrund der höheren Temperatur des verdichteten Teilstroms der Trocknungsgasstrom innerhalb der Kreislaufführung erwärmt werden kann. Mit der Wärmeabgabe des verdichteten Teilstroms an die Kreislaufströmung des Trocknungsgasstroms sinkt die Temperatur des verdichteten Teilstroms unter den aufgrund der Verdichtung erhöhten Taupunkt, sodass der im Teilstrom enthaltende Wasserdampf kondensiert und ausgetragen werden kann.
Die Restwärme des Kondensats und der verbleibende Gasanteil des Teilstroms können zur Erwärmung des Trocknungsguts genützt werden. Zu diesem Zweck kann das Trocknungsgut außerhalb des Trocknungsbehälters in einem gesonderten Wärmetauscher mit der Abwärme des Teilstroms beaufschlagt werden.
Besonders vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn der Wärmetauscher zum Erwärmen des im Kreislauf geführten Trocknungsgasstroms im Trocknungsbehälter selbst angeordnet wird, sodass die Abwärme des Teilstroms über die Gehäusewand dieses Wärmetauschers unmittelbar auf das Trocknungsgut im Wesentlichen durch Wärmeleitung übertragen werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert, und zwar wird eine Vorrichtung zum Trocknen eines Trocknungsguts gemäß der Erfindung in einem schematischen Blockschaltbild gezeigt.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die dargestellte Vorrichtung zum Trocknen eines Trocknungsguts weist einen Trocknungsbehälter 1 für das Trocknungsgut auf, das in Form eines Schüttguts 2 über ein- und ausgangsseitige Schleusen 3, im Fall des Ausführungsbeispiels Zellradschleusen, kontinuierlich durch . den Trocknungsbehälter 1 gefördert wird. Die Zulaufleitung für das Trocknungsgut ist mit 4 bezeichnet. Über eine Ablaufleitung 5 wird das getrocknete Gut dem Trocknungsbehälter 1 entnommen. Zur Trocknung des Schüttguts 2 wird der Trocknungsraum des Trocknungsbehälters 1 mit einem Trocknungsgas beaufschlagt. Zu diesem Zweck ist der Trocknungsbehälter 1 an eine Kreislaufführung 6 für einen Trocknungsgasstrom angeschlossen, die ein Gebläse 7 für die Kreislaufförderung des Trocknungsgases sowie einen Wärmetauscher 8 zum Erwärmen des aus dem Trocknungsbehälter 2 abgezogenen Trocknungsgasstroms umfasst. Dieser Wärmetauscher 8 wird mit einem Teilstrom des Trocknungsgases beaufschlagt, der über eine Abzweigleitung 9 der Kreislaufführung 6 über ein Dosierventil 10 entnommen und mit Hilfe eines Verdichters 11 auf ein höheres Druckniveau gebracht wird, um mit Hilfe der damit verbundenen Temperaturerhöhung das im Kreislauf geführte Trocknungsgas erwärmen zu können. Da mit der Verdichtung des Teilstroms des Trocknungsgases dessen Taupunkt steigt, kann der im Teilstrom enthaltende Wasserdampf bei einer Temperatur kondensiert werden, der über der Eingangstemperatur des im Kreislauf geführten Trocknungsgasstroms liegt. Das Kondensat kann mit dem verbleibenden gasförmigen Anteil des abgezweigten Teilstroms einen Wärmetauscher 12 zur Vorwärmung des Trocknungsguts zugeführt werden. Das für den Druckaufbau innerhalb des Wärmetauschers 8 eingesetzte Druckventil 13 kann in diesem Fall vorzugsweise dem Wärmetauscher 12 für die Vorwärmung des Trocknungsguts nachgeschaltet werden, um das höhere Temperaturniveau des noch nicht entspannten Teilstroms aus dem Wärmetauscher 8 ausnützen zu können.
Das im Wärmetauscher 8 erwärmte, im Kreislauf geführte Trocknungsgas durchströmt das zu trocknende Schüttgut 2 im Trocknungsbehälter 1 , wobei unter gleichzeitiger Wärmeabgabe an das Trocknungsgut Wasserdampf aus dem Trocknungsgut aufgenommen wird, bis der Sättigungsgrad erreicht ist. Aufgrund der Abzweigung eines Teilstroms des aus dem Trocknungsbehälter 1 abgezogenen Trocknungsgases, beispielsweise im Ausmaß des aus dem Schüttgut 2 aufgenommenen Dampfvolumens, und der anschließenden Erwärmung des im Kreislauf geführten Trocknungsgases 6 über den Wärmetauscher 8 kann der dem Trocknungsbehälter 1 zugeführte Trocknungsgasstrom so eingestellt werden, dass er unter Berücksichtigung der Abkühlung innerhalb des Trocknungsbehälters 1 wiederum die Dampfmenge aufnimmt, die der abgezweigten Teilstrommenge entspricht, sodass im Bereich des Trocknungsbehälters 1 kontinuierliche Strömungsbedingungen für das Trocknungsgas eingehalten werden können.
Damit eine erhöhte Trocknungsrate sichergestellt werden kann, ist die über den Trocknungsgasstrom aufzunehmende Dampfmenge zu vergrößern, was einen größeren Teilstrom des. Trocknungsgases über den Verdichter 11 bedingt. Damit unter diesen Voraussetzungen wiederum gleichbleibende Strömungsverhältnisse im Trocknungsbehälter 1 erzielt werden, kann der nach der Kondensierung des Dampfes verbleibende, gasförmige Anteil des abgezweigten Teilstroms aus dem Wärmetauscher 8 abgezogen und über ein Entspannungsventil 14 der Kreislaufführung 6 wieder zugeführt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Verfahren zum Trocknen eines Trocknungsguts, das innerhalb eines Trocknungsraums mit einem im Kreislauf geführten, über einen Wärmetauscher (8) erwärmten Trocknungsgas zum Austragen der verdampften Flüssigkeit beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Trocknungsgasstroms aus dem Kreislauf ausgeschieden, verdichtet und im Wärmetauscher (8) unter Wärmeabgabe an den im Kreislauf geführten Trocknungsgasstrom kondensiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgut über Schleusen (3) fortlaufend durch den Trocknungsraum gefördert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsgasstrom zur chargenweisen Trocknung des Trocknungsguts abwechselnd über zumindest zwei Trocknungsräume zur Aufnahme je einer Trocknungsgutcharge im Kreislauf geführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgut mit Hilfe der fühlbaren Abwärme des im Wärmetauscher (8) kondensierten Teilstroms des Trocknungsgases vorgewärmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Anteil des im Wärmetauscher (8) kondensierten Teilstroms des Trocknungsgases wieder dem Kreislauf des Trocknungsgases zugeführt wird.
6. Vorrichtung zum Trocknen eines Trocknungsguts mit wenigstens einem Trocknungsbehälter (1) zur Aufnahme des Trocknungsguts, mit einer Kreislaufführung für ein den Trocknungsbehälter (1) beaufschlagendes Trocknungsgas und mit einem Wärmetauscher (8) zum Erwärmen des im Kreislauf geführten Trocknungsgasstroms, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (8) zum Erwärmen des im Kreislauf geführten Trocknungsgasstroms an einen Verdichter (11 ) für einen aus der Kreislaufführung (6) abgezweigten Teilstroms des Trocknungsgases angeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (8) zum Erwärmen des im Kreislauf geführten Trocknungsgasstroms im Trocknungsbehälter (1) angeordnet ist.
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