Aenwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum energiesparen¬ den Trocknen insbesondere von oberflächliche und ge¬ bundene Feuchtigkeit enthaltenden körnigen, landwirt- schaftliehen oder sonstigen Produkten mit konstanter Leistung, bei dem das zu trocknende Gut, wahrend es den Trocknerraum durchläuft, mit einem v/ärαetragenden Trocknuι_g3nedium kontaktiert wird, sodann das brüdenbe¬ ladene Trocknungsmedium unmittelbar oder nach teil- weiser Ϊ-Tutzung seines Y/ärmegehaltes in die Freiluft abgeführt und das von seinem Feuchtigkeitsgehalt in vorbestiro tem Grade befreite Trockengut der weiteren Verarbeitung oder der Verwendung zugeführt wird.

Weiters betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des erwähnτen Verfahrens, die einen Trocknerraum mit FeuchtgutZuführung und Ξntleerungs- öffnung, einen über Einblasek-anal angeschlossenen Trocknungsmedium-Drucklüf er und gegebenfalls einen über Absaugkanal angeschlossenen Trocknungs edium-

Absauglüfter hat, wobei vor oder nach dem Drucklüfter eine Trocknungsmedium-Heiavorrichtung eingesetzt ist.

Stand der Technik

Bekann erweise wird die substanzgebundene oder ober¬ flächlich haftende Flüssigkeit in Trocknern durch Verdampfen entfernt. Die zur Verdampfung nötige Wärme- enge wird dem im Trockner befindlichen, zu trocknen- den Gut durch Strahlung, Leitung oder Konvektion un¬ mittelbar oder durch Vermittlung eines wärmetragend¬ en - meist gasförmigen - Stoffes zugeführt. Die ver- dempften Brüden werden sodann vom wärmetragenden Medium selbst in die Umgebung ausgetragen. Das von seinem Flüssigkeitsgehalt in vorbestimmten Grade be¬ freite Trockengut geht auf sonstigem Wege zur weiter¬ en Verarbeitung oder zur Verwendung.

Wesentlich für das Trocknen ist, dass der Wärmebedarf der Verdempfung dem au trocknenden Gut druch Führung des Trocknungsprozesses und Konstruktion des Trock¬ ners wirksam und gleichmässig zugeführt wird sowie die Verluste des Verfahrens niedrig bleiben. Verlust¬ quellen sind all die Wärmemengen, die zum. ersten über die äussere Oberfläche der Einrichtung, zum zweiten mit dem getrockneten Gut, zum dritten mit der in Brüden verwandelten Feuchtigkeit und mit dem diese tragenden Trocknungsmedium abgehen.

Bei dem praktisch realisierten Verfahren und Einrich¬ tungen wurden die erwähnten Gesichtspunkte zwar gross- teils beachtet, doch wegen der früheren, relativen Ξnergiefülle und der niedrigen Energiepreise wurde der Wirtschaftlichkeit des Trocknungsprozesses minder Sorge getragen. Demzufolge wurden unmittelbare Ein-

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griffe in den Trocknungsprozess, wie z.B. st-ändige Leistungsregelung, Abstimmung des Heizenergieauf¬ wandes und der Leistung, Uutzung des Wärmegehaltes der abgehenden Medien, zumeist vernachlässigt. Darum ist häufig feststellbar, dass die Qualität des ge¬ trockneten Gutes nicht gleichmässig ausfällt, weiters, dass wesentlich mehr Energie als theoretisch nötig aufwendet wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Eliminierung all dieser Nachteile und zugleich in der Sicherung einer gleichmässigen Qualität des getrockneten Gutes.

Die Erfindung beruht auf die physikalischen Erschein¬ ung.-, dass bei den einzelnen zu trocknenden Gütern die Intensität des Flüssigkeitsentzuges durch Verdampfung sich im Verlaufe des Trocknungsprozesses bedeutend ändert. Im ersten Abschnitt erfolgt nur die Vorwärm¬ ung des Feuchtgutes, da nämlich in den zumeist bei At¬ mosphärendruck arbeitenden Einrichtungen zum Einsetzen einer schnellen Verdampfung von Wasser ein .'.Vorwärmen auf eine Temperatur von 60-120° C erforderlich ist. Sobald Flüssigkeit und Gut die Temperatur der inten¬ siven Verdampfung erreicht haben, beginnt der Abgang der an der Oberfläche des Gutes haftenden oder in deren ϊ-Tähe vorhandenen Feuchtigkeit. In diesem Ab¬ schnitt ist die Verda pungsgeschwindigkeit hoch und es können, insofern die Bauart des Trockners intensi¬ ve Wärmezufuhr gestattet, bedeutende Feuchtigkeits¬ mengen in kurzer Zeit, nahezu gleichmässig entzogen ^• werden. Dagegen ist der Entzug der im Substanzinner¬ en enthaltenen, sog. gebundenen Feuchtigkeit ein wesentlich zeitaufwendiger Vorgang. Durch die Sub-

stanzoberfläche beginnt ein Wärmetransport nach innen und zugleich, in entgegengesetzter Richtung, ein Feuchtigkeitstransport nach aussen. Die äusserlich wahrnehmbare Wirkung besteht darin, dass die Ge- schwindigkeit des Feuchtigkeisentzugs zurückgeht, die Temperatur des Gutes ansteigt und das wärmetragende Gas aus dem System mit stetig steigender Temperatur und stetig abnehmendem Feuchtigkeitsinhalt abgeht. Die Verhältnisse sind für das Trocknen z.B. von ϊlais- körnern in Figur 1 veranschaulicht.

Von der gesamten Trocknungsdauer von etwa 4,5 h bean¬ sprucht die Vorsärmung etwa 1/3 h, der Abschnitt der intensiven Trocknung mit nahezu konst-anter Geschwin- digkeit etwa 1 h. und der Ablauf des geschilderten

Wärme- und gegengerich eten Stofftransportes die Rest- .a . ± -rrn-r, ά. . < ^~ . — T- ^■* *• = ' ^*• •.2 h.

Aufgrund des Gesagten wird im Sinne der Erfindung die Aufgabe in der Weise gelöst, dass das aus dem Trock¬ nerabschnitt des Stofftransportes der gebundenen Feuchtigkeit abgehende heisse, feuchtigkeitsarme Trocknungsmedium zum Anfang des Trocknerraumes, in die Abschnitte der Vorwärmung und Intensivtrocknung zurückgeführt wird. Zugleich wird sonstige Beheizung dieser Abschnitte abgestellt. Hierdurch lässt sich der bedeutende Wärmeverlust, der beim Abgang aus dem Abschnitt des Stofftransportes der gebundenen Feuch- ^{■ *} tigkeit auftritt, ohne Einsatz einer besonderen Wär e- nutzungsVorrichtung wiedergewinnen. Als Verlust tritt somit nur der Restwärmegehalt des aus den Abschniττen der Vorwärmung und der Intensivtrocknung austretenden Trocknungsmediums auf.

Da der Zustand des Trocknungsmediums beim Verlassen

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der Einrichtung bein.ahe gesättigt ist, sind die Ver¬ luste sehr gering.

Im Rahmen des Grundgedankens der Erfindung gehört auch die Erkenntnis, dass mit dieser Lösung - besonders bei Luftt ocknern - die Rückgewinnung eines Grossteils der mit dem getrockneten Gut ungenutzt abgehenden fühlbaren Wärmemenge zweckmässig verknüpft werden k-ann. Lässt man nämlich durch den Strom des abgehenden Trock- engutes - zweckmässigerweise mittels eines Lüfters - z.B. Umgebungsluft strömen, so nähert sich die Te pe- ^■ ratur des getrockneten Gutes bis zu einem durch die Wär eübertragungsVerhältnisse bedingten Grade der Tem¬ peratur der ümgebungsluft, während .das Gut den durch die Abkühlung bedingten Teil seines Wärmegehaltes an den Luftstrom abgibt. Dieser, im Vergleich zur Umgeb¬ ung '.-.'ärmere Luftstrom - dessen absoluter Feuchtigkeits¬ gehalt jenem der Umgebungsluft gleich ist- lässt sich im Trocknungsprozess vorteilhaft nutzen, indem er dem, in den Abschnitt des Stofftransportes der gebundenen Feuchtigkeit eintretenden heissen Luftstrom einfach zugemischt oder als Verbrennungsluft dem .Feuerraum des Trockners zugeführt wird.

Durch Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens lass¬ en sich zwei der eingangs erwähnten nachteiligen Um¬ stände, nämlich die Wärmeverluste einmal mit dem ge¬ trockneten Gut, zum anderen mit dem austretenden Trocknungsmedium, bedeutend verringern. Im Sinne der Erfindung können diese Wärmemengen in entscheidendem lύasse zur Bedeckung des Wärmebedarfes der Abschni te der Vormär ung und der Intensivtrocknung verwendet 7/erden. Als Verlust tritt nunmehr allein die von hier abgehende Wärmemenge auf. Die zahlenmässigen Werte werden nachstehendanhand eines Verfahrensbeispiels er-

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örtert.

Bekannterweise schwankt z .B. bei Pflanzenprodukte der Feuchtigkeitsgehalt der zu trocknenden Güter in ziem- lieh weiten Grenzen. Dies führt bei allen Trockneran¬ lagen zu Schw-ankungen des Feuchtigkeitsgehaltes im Endprodukt, weshalb die Durchflussmenge oder die Tem¬ peratur der Trocknung, d.h. die Intensität der Wärme¬ quelle geändert werden uss.

Die Gleichmässigkeit der Qualität des getrockneten Gutes wird im Sinne der Erfindung auf die Weise ge¬ sichert, dass die Feuchtigkeitsgehalte des in den Trocknerraum eintretenden Feuchtguires und des austret- enden Trockengutes gemessen werden und mit dem so er¬ haltenen dif erential-analogen Signal die Durchsatz¬ menge des zu trocknenden Gutes, gegebenenfalls die Heizung des Trocknungsmediums gesteuert wird.

In Kenntnis der Parameter des im Trockner befindlich¬ en Gutes ergibt sich die zu entziehende Wassermenge. Bei dem erfindungsgemässen System soll vorzugsweise der Durchsatz des Gutes moduliert werden, um die ent¬ zogene Feuchtigkei smenge zeitlich konstant zu halten. Diese Verfahrensweise hat z.B. bei Gravitationsstöm- ung des Gutes den hervorragenden Vorteil, dass eine Mengeregelung des eingesetzten Energieträgers CÖ1, Gas, Dampf3 praktisch unnötig ist und darum die Heiz¬ vorrichtung sehr einfach ausgelegt werden kann. Bei den zahlreichen vorhandenen Turmtrocknern z.B. wird durch Anwendung der Erfindung kein Austausch und auch keine wesentliche Umgestaltung der Feuerungs orricht¬ ung erforderlich. So lässt sich die Aufgabe auf dem Wege der Steuerung eines einfachen, in den Gravita- tionsstrom des Gutes eingesetzten Flachαfechschiebers

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durch das obenbeschriebene differential-analoge Signal in einfacher Weise lösen. Der Heizungsbedarf einer in der beschriebenen Weise betriebenen Trockenanlage schwankt theoretisch allein in Abhängigkeit von Te pe- raturänderungen der Umgebungsluf .

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dient die erfindungsgemässe Einrichtung, die auch durch geeignete Umgestaltung vorhandener Trockenan- lagen eingangs erwähnter Bauart - insbesondere von

Turmtrocknern mit Gravitationsströmung - verwircklicht werden kann. Kennzeichnend für die Einrichtung ist, dass ihr Trocknerraum in einen Abschnitt der Vorwärm¬ ung und Intensivtrocknung, einen Ahschnitt des Stoff- transportes der gebundenen Feuchtigkeit und einen Kühlabschnitt unterteilt ist, der Abschnitt der Vor- märmun* ^=r und J-n ensivtrocknun- ⁰ " mit -ϊβn m des Stoff— transportes der gebundenen Feuchtigkeit durch einen Überführungskanal verbunden ist, weiters bei der FeuchtgutZuführung und in Hahe der EntleerungsÖffnung Feuchtigkeitsfühler eingebaut sind, deren dif erentialr analoge Signale über Transmitter der Stelleneinheit der Intensität der Gutentleerung zugeführt sind.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Einricht¬ ung enthält die Stelleinheit der Intensität der Guten¬ entleerung einen bei der Entleerungs ffnung eingeord¬ neten Flachschieber, wobei die Signale der Feuchtig- keitsfühler über z.B. Transmitter den Magnetventilen eines, diesen Flachschieber betätigenden Arbeitszylάn- der zugeführt sind.

Aufgrund theoretischer Untersuchungen und Erf-ahrung- en besteht die Möglichkeit das Verhältnis der ein- zelnen Abschnitte des Trocknerraumes so zu bemessen,

dass diese für viele Sorten und breite Wassergehalts¬ änderungen des zu trocknenden Gut anpassen. In Ξx- trä fällen, oder bei besonders empfindlichen Produkt¬ en ist es aber vorteilhaft, wenn das zwischen dem Ab- schnitt der Vorwärmung und Ihtensivtrocknung und dem Abschnitt des Stofftransportes der gebundenen Feucht¬ igkeit angewendete Trennblech je nach dem gewünschten Verhältnis dieser Abschnitte stellbar und der bei .der Zuführung des zu trocknenden Gutes angeordnete Feucht- igkeitsfühler über TraisaLtter in betätigender Weise mit der Stelleinheit dieses Trennbleches verbunden ist. Die Signale der Feuchtigkeitsfühler können dem Speicher einer Mikroprozessor-Steuerung zugeführt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die vor oder nach dem Drucklüfter eingeschaltete Heizvor¬ richtung aus einem öl- oder Gasbrenner, der von einem, im Einblasekanal des Drucklüfters angeordneten Tempe- raturfühler gesteuert wird.

Die Druckseite des Kühllüfters des Kühlabschnitt s ist zweckmässigerweise an den Feuerraum des Öl- oder Gasbrenners angeschlossen.

Falls als Heizvorrichtungs z.B. ein Wärmetauscher ein¬ gesetzt ist, wird die Druckseite des Kühllüfters des Kühlabschnittes vorteilhaft an den Sinblasekanal des Trocknungsmedium-Drucklüfters angeschlossen.

In gewissen Fällen k-ann es voi^teilha sein, v;enn die Einrichtung einen Trocknungsmedium-AbSäuglüfter hat, dessen Abführungsk nal mit einer, dem Trocknerraumab¬ schnitt der Vorwärmung und .Intensivtrocknung ange- schlossenen Abführungstasche verbunden ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer beispiels¬ weisen Ausführungsform der Einrichtung näher erläutert. Dazu werden die Zeichnungen herangezogen, von denen

- Figur 1 die Trocknungskennlinien von Maiskörnern mit Eintragung der einzelnen Abschnitte des Trocknungsvorganges veranschaulicht,

- Figur 2 das Prinzipschema einer Ausführungsform zeigt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele

Betrachtet man nun Figur 1 so geht_ deutlich hervor, dass von, der gesamten Trocknungsdauer etwa 1/3 h auf die Vorwärmung der Körner entfallen CAbschnitt I). Ungefähr eine weitere Stunde beträgt die mit nahezu konstanter Geschwindigkeit verlaufende Intensivtrock¬ nung (Abschnitt II3, wonach die restliche Dauer von etwa 3,2 h für den Stofftransport der gebundenen Feuchtigkeit benötigt wird CAbschnitt III3. An der linksseitigen, zur Kennlinie A gehörenden Ordinate sieht man, dass in den Abschnitten I und II, d.h. während 2S der gesamten Trocknungsdauer ^β S,Sό, da- gegen v/ährend der restlichen 71% der Zeit bloss 31,25» der Feuchtigkeit entweicht. Kennlinie 3 zeigt an der rechtseitigen Ordinate den Verlauf der Oberflächen¬ temperatur der Körner für eine Trocknungsluft-Tempe¬ ratur von 120° C. Die einzelnen Strichlinien zeigen die durch unterschiedliche anfängliche Feuchtigkeits¬ gehalte bedingten Temperaturverläu e.

Figur 2 zeigt einen im Sinne der Erfindung gestaltet¬ en Turmtrockner für körnige Agrarprodukte im Prinzip- sche a.

Das zu trocknende Gut, z.B. Maiskorn, tritt über die Feucht utZuführung 1 ein, wobei dessen Feuchtigkeits¬ gehalt vom Feuchtigkeitsfühler 2 erfasst wird. Der Messwert geht in den Speicher einer Mikroprozessor- Steuerung ein, um während des Trocknungsprozesses jederzeit elektronisch verfügbar zu sein. Die Mais¬ körner durchlaufen kontinuierlich die Abschnitt I und II, wo die Vorwärmung und die mit konstanter Ge¬ schwindigkeit verlaufende Intensivtrocknung gemäss Figur 1 stattfindet. In Kenntnis der Parameter des am Trocknungsprozess teilnehmenden Gutes lässt sich z.B. mit einem Mikroprozessor-Regler unter Zuhilfe¬ nahme von mathematischen Formeln und für den Trock¬ ner empirisch aufgenommenen Diagrammen die Hodula- tionstiefe des Gutstromes ermitteln. Aufgrund des Signals eines bei der Entleerungsöffnung 8 angeord¬ neten Feuchtigkeitsfühlers 3 werden im Falle einer Abweichung die gemäss der empirisch aufgenommenen Kennlinie ermittelten Regelgrössen korrigiert. Das so erzeugte Signal wird nach Verstärkung im Trans- mitter T als Impuls zur Steuerung der Magnetventile 4 und 5 verwendet, welche das Einströmen z.B. von Hyd- rauliköl in den Arbeitszylinder 6 bis zu dem, vom differential-analogen Signal bedingten Masse steuern. Demzufolge wird durch den Flachschieber 7 die Ent¬ leerungsöffnung 8 soweit geöffnet bzw. verschlossen, wie es der vorbes immte Feuchtigkeitsinhalt des aus¬ tretenden Korngutes erfordert. Auf diese Weise stellt sich im Trockner automatisch ein Gutstrom ein, der den optimalen Betrieb des gesamten Systems gewähr¬ leistet.

Im Falle von Feuchtgütern mit stark schwankendem Feuch¬ tigkeitsgehalt ist die Lage des Trennbleches 12 ver¬ änderbar, wodurch auch die Abgrenzung der Abschnitte II und III geändert wird.

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Die Druckseite des Kühllüfters 9 des KühlabSchnitts H ist an den Einblasekanal 17 des Drucklüfters 10 an¬ geschlossen. Die Leistung des Ölbrenners 18' v/ird von dem, im Einblasekanal 17 des Drucklüfters 10 ange- ordneten Temperaturfühler 11 gesteuert. Da der Wert des Wärmeentzugs im Kühlabschnitt H sich in Abhängig¬ keit vom Durchsatz des Gutes nur geringfügig nur von der Temperatur der Aussenluft beeinflusst. Die Tempe¬ ratur des in den Abschnitt III eintretenden Trock- nungs ediums - das Rauchgas-Kühlluft oder.Umgebungs¬ luft sein kann - wird vom Temperaturfühler 11 prak¬ tisch konstant gehalten. Das Einströmen des Trock¬ nungsmedium erfolgt durch die Fläche zwischen Trenn¬ blech 12 und Kü labschnitt H. Das den Abschnitt III verlassende Trocknungsmedium geht durch den Überführ¬ ungskanal 13 zu den Abschnitten I und II zurück. Aus Abführungstasche 14 führt Kanal 15 das bereits abge¬ kühlte und brüdengesättigte Trocknungsmedium zum Sauglüfter 16, von wo es in die Freiluft austritt. Sicht dargestellt ist eine, je nach Notwendigkeit an¬ zuwendende Vorrichtung zum Auffangen und Abführen von Abfällen. -Jährend des Trocknungsvorganges trenn- - en sich nämlich von dem zu trocknenden Gut fallweise Staub und/oder sonstige feste Stof eile, für deren Sammlung bzw. Abführung durch Einsatz an sich be¬ kannter Elemente zu sorgen ist.

Die Stellung des Trennbleches 12 wird durch das vom. Feuchtigkeitsfühler 2 ausgehende Signal verändert. nimmt der Feuchtigkeitsgehalt ab, so wird der Ab¬ schnitt I und II kürzer, nimmt jener zu, so wird der Abschnitt I und II länger. Der Zusammenhang zwischen Feuchtigkeitsgehalt und Abschnittlän e ist durch die Eigenschaften des zu trocknenden Gutes bedingt und für das einzelne Gut durch Messung zu ermitteln Csiehe Fig.lj.

ΪJeben der hier gezeigten Ausführungsform der Einricht- ung sind auch andere möglich. Die Fortbewegung des zu trocknenden Gutes kann anstatt Gravitation auch z.B. durch Schüttelrutsche, Fördergurt, Kratzförderer oder sonstige Förderer erfolgen. In solchen Fällen steuert das differential-analoge Signal z.B. die Arbeit des Triebwerkes. Die Wärmeenergie k-ann anstatt Ölfeuerung auch z.3. Erdgas, Dampf, Wämeträgeröl, Rauchgase landwirtschaftlicher Abfälle, Kohlen- bzw. Torffeuer- ung geliefert werden«

Beispiel

Das Verfahren wird in folgendem praktischen Beispiel vorgeführt:

Die Aufgabe besteht im Trocknen eines Durchsatzes von 15 t/h Maiskorn mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 32>& auf einen Restfeuchtigkeitsgehalt von 14% . Dem Ab- schnitt III werden etwa 120 000 kg/h Trocknungsmedium zugeführt, wovon etwa 40 000 kg/h aus dem Kühlab¬ schnitt stammen.

Die in diesem Abschnitt durch das Trocknungsmedium entzogene Feuchtigkeit beträgt etwa 8 g/kg. Mits-amt der in den Abschnitten I und II zu entziehenden etwa 28,9 g/kg beträgt der spezifische Brüdenentzug noch immer nur 36,9 g/kg, wodurch sich die Parameter des abgehenden Trocknungsmedium mit t = 58° C, = 2755 ergeben und der spezifische Wärmeaufwand sich auf -L031,3kd/kg C 363,0 kcal/kg beläuft. Dabei gewähr¬ leistet das Verfahren unter allen Umständen - d.h. auch bei veränderlichem Eintritts-Feuchtigkeitsge¬ halt - gleichbleibende Qualität des Endproduktes.