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Patent Searching and Data


Title:
PROCESS AND INSTALLATION FOR DRYING MOIST MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1992/001897
Kind Code:
A1
Abstract:
In the dryer (13) proposed, the material (18) to be dried is heated directly by hot gas (10) supplied from a combustion chamber (3) or by a mixture (11') of the hot gas (10) and directly returned gas (16). Recycled gas (7) is fed to the combustion chamber (3), the recycled gas (7) being taken from the drying-chamber exhaust gas (24) and cooled in a condensation scrubber unit (25) to below its saturation temperature. A valve (6) fitted in the recycled-gas line (7') and a secondary-air feed valve (4) are controlled by a control unit (34) as a function of the temperature in the combustion chamber (3) and/or the free-oxygen content in the hot gas (10) and, if required, other parameters. In this way, the amount of exhaust gas (27) produced by the installation, its polluant content and the energy consumption of the installation can be minimized, either individually or pointly, and the amount of energy recuperated optimized.

Inventors:
BOEHLER HARALD (AT)
Application Number:
PCT/EP1991/001386
Publication Date:
February 06, 1992
Filing Date:
July 24, 1991
Export Citation:
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Assignee:
FRITZ EGGER GMBH (AT)
International Classes:
F26B23/02; F26B25/00; (IPC1-7): F26B23/02; F26B25/00
Foreign References:
DE2302836A11974-07-25
FR2466439A11981-04-10
US4926764A1990-05-22
BE567659A
DE4036666A11991-05-23
DE2800238C21987-10-01
DE2501268A11976-07-22
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 7, no. 230 (M-249)(1375) 12. Oktober 1983 & JP,A,58 124 113 ( CHIYUUGAI RO KOGYO K.K. ) 23. Juli 1983 siehe das ganze Dokument
Attorney, Agent or Firm:
Sandmann, Joachim (Ottobrunn, DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Trocknen von feuchtem Gut, insbesondere von Holzspänen oder Holzfasern, bei dem das feuchte Gut (18) durch eine Trocknungskammer (12) geleitet und in dieser mit einem Heißgas (10) gemischt wird, das aus einer Brennkammer (3) zugeführt wird, wobei nachfolgend das getrocknete Gut (23) vom Trocknungsabgas (24) getrennt und das Trocknungs¬ abgas zumindest teilweise wieder als Rückgas (7) zur Brenn¬ kammer (3) zurückgeführt und im übrigen als Abgas (27) ab¬ geführt wird und das Rückgas (7) vor seiner Einleitung in die Brennkammer (3) zumindest bis zur Sättigungstemperatur abgekühlt wird, , dadurch gekennzeichnet, daß der Rückgas¬ durchsatz in Abhängigkeit von der Temperatur in der Brenn¬ kammer (3) und/oder vom Gehalt an freiem Sauerstoff im Heißgas (10) aus der Brennkammer (3) geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückgasdurchsatz zusätzlich in Abhängigkeit vom Wasser¬ dampfgehalt des Trocknungsabgases (24) geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückgasdurchsatz zusätzlich in Abhängkgkeit vom Gutdurchsatz geregelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Brennkammer (3) zugeführte Ver¬ brennungsluft mit Sauerstoff angereichert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet/ daß ein weiterer Teil des Trocknungsabgases (24) als Umgas (16) in die Trocknungskammer (12) zurückge¬ führt wird.
6. Anlage zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, mit einem eine Gutzuführung (17) und eine Gutabführung (19) aufweisenden Trockner (13) , einer über eine Heißgas¬ leitung (101) mit dem Trockner (13) verbundenen Brennkammer (3) , einem an die Gutabführung (19) angeschlossenen Ab¬ scheider (22) für das getrocknete Gut (23) , einem an den Trocknungsabgasausgang des Abscheiders (22) angeschlossenen Kondensationswäscher (25) und einer zur Brennkammer (3) führenden Rückgasleitung (7'), die von der Abgasleitung hinter dem Kondensationswäscher (25) abzweigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammer (3) ein Sensor (9) für die Temperatur und/oder den Gehalt an freiem Sauerstoff zu¬ geordnet ist, der über eine Signalleitung mit einer Steuer¬ einrichtung (34) für den Rückgasdurchsatz verbunden ist.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Heißgasleitung (10') zwischen der Brennkammer (3) und dem Trockner (13) eine vom Trocknungsabgasausgang des Abschei¬ ders (22) vor oder hinter dem Kondensationswäscher (25) ausgehende Umgasleitung (16') einmündet, ggf. in eine in die Heißgasleitung (10*) eingebaute Mischkammer (11).
8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet/ daß in die Rückgasleitung (7') und ggf. auch in die Umgaslei¬ tung (16') eine Klappe (6 bzw. 15) für die Durchsatzrege¬ lung eingebaut ist.
Description:
Bezeichnung: Verfahren und Anlage zum Trocknen von feuchtem Gut.

B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zum Trocknen von feuchtem Gut, insbesondere von Holzspänen oder Holzfasern, wie sie im Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 6 beschrieben und aus der DE 28 00 238 B bekannt sind.

Durch die bekannte Rückführung von Trocknerabluft in die Brennkammer wird ein Teil der in der Trocknerabluft enthalte¬ nen Schadstoffe aus dem getrockneten Holz, wie Holzteerbe¬ standteile und Holzstaub, durch Verbrennung in der Brennkam¬ mer beseitigt, was meist zu einem vollständigen Abbau dieser so rückgeführten Schadstoffe durch Verbrennung führt. Dabei wird die Trocknungsabluft nach der Trennung vom Trockengut mittels einem Zyklon zunächst naß gereinigt, wobei ein Teil der beim Trocknungsprozeß verdampften Flüssigkeit konden¬ siert. Über die Regelung der in die Brennkammer rückgeführten Menge an Trocknungsabluft wird keine Aussage gemacht. Zur Si¬ cherstellung der Verbrennung bzw. der gewünschten Trocknung muß mit einer ständigen maximalen Frischluftzufuhr gearbeitet werden. Das erhöht in nachteiliger Weise die Abluftmenge mit der Folge, daß die Abgasbehandlungsvorrichtungen für einen

entsprechend hohen Durchsatz dimensioniert werden müssen. Au¬ ßerdem wird für die Aufheizung des an sich nicht benötigten Frischluftanteils Energie verbraucht, was sich nachteilig auf die Betriebskosten des Verfahrens auswirkt.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei umweltschonender und brandverhütender Arbeitsweise möglichst wirtschaftlich zu trocknen, ohne daß schwankende Ausgangsgrö¬ ßen oder wechselnde Anforderungen die Wirtschaftlichkeit her¬ absetzen.

Diese Aufgabe wird mit 'den kennzeichnenden Merkmalen der An¬ sprüche 1 bzw. 6 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den ünteransprüchen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich die Brennkam¬ mertemperatur in einem für die Einhaltung gesetzlicher Vor¬ schriften (z.B. in Bezug auf die Bildung NO χ , CO, organisch C) und betrieblicher Erfordernisse optimalen Bereich halten, ohne daß mit sonstigen temperatursenkenden Maßnahmen wie un¬ nötigem Luftüberschuß, sonstigem Wärmeentzug, Wassereindusung usw. gearbeitet werden muß. Dabei wird der Volumenstrom an rückgeführtem Trocknungsabgas in Abhängigkeit zumindest von den wichtigen Betriebsparametern - Sauerstoffgehalt im Hei߬ gas nach der Brennkammer, Brennkammertemperatur - geregelt. Diese Regelung sichert einen ausreichenden Luftüberschuß für den Verbrennungsvorgang, vermeidet aber einen unnötig hohen Luftüberschuß und hält die Brennkammertemperatur in einem für die betrieblichen Erfordernisse und den Verbrennungsvorgang optimalen Bereich. Gleichzeitig bleiben die Vorteile der Rückführung von Trocknungsabgas, das zumindest bis auf die Sättigungstemperatur abgekühlt wurde, wirkungsvoll erhalten. Somit zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt aus:

Energieeinsparung dadurch, daß keine nur für die Kühlung der Brennkammer erforderlichen Luftmengen erwärmt werden müssen (unnötiger Luftüberschuß wird vermieden) ; - kleinere Abluft-Reinigungsanlagen wegen der reduzierten Abluftmenge;

bessere Voraussetzungen für eine Wärmerückgewinnung aus dem Trocknungsabgas durch höhere Wasserdampfbeladung des Trocknungsabgases; geringe Brandgefahr im Trockner durch reduzierten Sauer¬ stoffgehalt im Heißgas; und geringe Bildung unerwünschter Oxidations- und Zerset¬ zungsprodukte in der Mischkammer und im Trockner durch reduzierten SauerStoffgehalt und erhöhten Wasserdamp ge¬ halt im Heißgas.

Es ist verständlich, daß bei einer Rückführung des Trock¬ nungsabgases der Sauerstoffgehalt dadurch absinkt, daß der Verbrennungsvorgang in der Brennkammer Sauerstoffzehrend ist. Nun kann zwar der Eintrag von Verbrennungsluft bzw. Sauer¬ stoff in den Verbrennungsvorgang mit dem Brennstoff zusammen¬ hängend geregelt werden, doch ist dies unerwünscht, einer¬ seits weil dadurch die Bildung von Schadstoffen, z.B. Stick¬ oxyden, gefördert werden kann, und andererseits weil solche Trocknersysteme in der Regel im Unterdruck betrieben werden und dadurch ein Eintritt von Falschluft in kaum kontrollier¬ barer Form begünstigt wird. Es ist für die Regelbarkeit eines solchen Systems günstiger, wenn dieses so betrieben werden kann, daß die Möglichkeit einer Einhaltung eines konstanten Gehaltes an verfügbarem Sauerstoff im aus der Brennkammer austretenden Heißgas auch bei unterschiedlichen Betriebszu¬ ständen durch regeltechnische Maßnahmen einfach kontrolliert werden kann. Daher wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Gasrückführung so ausgelegt, daß der Gehalt an freiem Sauer¬ stoff am Ausgang der Brennkammer überwacht wird und der ent¬ sprechende Meßwert mittels einer Regelung die Zufuhr von Sau¬ erstoff steuert. Unter bestimmten Voraussetzungen, z.B. bei einer erforderlichen Begrenzung der Abgasmenge, kann es zweckmäßig sein, den erforderlichen freien Sauerstoff nicht mit Außenluft sondern in konzentrierter Form einzubringen.

Einer Erhöhung der Brennkammertemperatur über einen vorwähl¬ baren Wert kann durch eine Erhöhung der Rückgasmenge, die in¬ folge ihrer im Vergleich zur Brennkammertemperatur niedrigen Temperatur die Brennkammer kühlt, entgegen gewirkt und so die Brennkammertemperatur in einem optimalen Temperaturbereich gehalten werden. Dabei wird der Kühleffekt des Rückgases

durch die höhere spezifische Wärmekapazität des im Rückgas enthaltenen Wasserdampfs verstärkt.

Die Abkühlung des Trocknungsabgases in einem Wäscher zumin¬ dest bis zur Sättigungstemperatur bewirkt nämlich, daß das Rückgas wasserdampfgesättigt vorliegt. Durch die Abkühlung reduziert sich das Volumen/Gewichtsverhältnis des Rückgases, was sich vorteilhaft auf die Dimensionierung der betreffenden Förderleitungen und Fördereinrichtungen auswirkt. Durch die Behandlung des Trocknungsabgases bzw. des Rückgases in einem Wäscher, z.B. in einem Kondensationswaschturm, wird nicht nur die Wasserdampfbeladung des zur Brennkammer zurückströmenden Rückgases beeinflußt, ebenfalls können unerwünschte Inhalt¬ stoffe abgeschieden werden. Diese Maßnahme ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Trocknungsabgas halogenhaltige Verbindungen enthält, aus denen in der Brennkammer Dioxine oder Furane entstehen könnten.

Aus den vorstehenden Hinweisen wird deutlich, daß das erfin¬ dungsgemäße Verfahren mit unterschiedlichen Zielsetzungen be¬ trieben werden kann. Es ist möglich, den auf eine bestimmte Durchsatzleistung bezogenen Volumenstrom an Abgas zu minimie¬ ren und/oder den Energieeinsatz für eine bestimmte Trock¬ nungsleistung zu minimieren und/oder die Energierückgewin¬ nung, insbesondere in Form von Kondensationswärme, zu opti¬ mieren und/oder die Belastung des Abgases mit Schadstoffen zu minimieren.

Mit Vortei kann zusätzlich zur Rückführung des abgekühlten Rückgases zum Brenner gekühltes oder nicht gekühltes Trock¬ nungsabgas als U gas unter Umgehung des Brenners zur Trock¬ nungskammer zurückgeführt werden. Hierdurch ergeben sich ver¬ besserte Möglichkeiten zur Einregelung der Betriebsparameter in Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten.

Bei Trocknungsanlagen ist es häufig der Fall, daß sich die Eintrittsfeuchten und Durchsatzmengen des zu trocknenden Gutes anfall- oder produktionsbedingt ändern. Ebenfalls erge¬ ben sich oft variable Anforderungen an die Endfeuchte. Ferner sind unterschiedliche Beschaffenheit des zu trocknenden Gutes wie z.B. seine Stückgröße und evtl. auch schwankende Bedin-

gungen der Außenluft zu berücksichtigen. Daher ist es insbe¬ sondere bei größeren Anlagen sinnvoll, die Rückgaszufuhr zur Brennkammer sowie ggf. auch die Umgaszufuhr zur Trocknungs¬ kammer mit einer automatischen Regelung zu verbinden, in wel¬ che die Betriebsparameter wie die Temperatur in der Brennkam¬ mer und/oder der Gehalt an freiem Sauerstoff im Heißgas bzw. am Brennkammerausgang und/oder der Wasserdampfgehalt des die Trocknungskammer verlassenden Trocknungsabgases und/oder der Durchsatz an zu trocknendem Gut eingehen. Im Interesse eines hohen Rückgasanteils kann es wie bereits erwähnt zweckmäßig sein, in die Brennkammer Sauerstoff in konzentrieter Form einzubringen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt ein Ausführungsbei¬ spiel einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Die dargestellte Anlage weist einen mit Brennstoff 1 versorg¬ ten Brenner 2 mit einer Brennkammer 3 auf, der über eine Rückgasklappe 6 und eine Beiluftklappe 4 Rückgas 7 aus einer Rückgasleitung 7 1 und Beiluft 8 (Frischluft) zugeführt wird, wozu ein Ventilator 5 vorgesehen ist. Die Brennkammer 3 ist mit gemeinsam angedeuteten Sensoren 9 versehen, welche die Temperatur, den Sauerstoffgehalt, allenfalls den Unterdruck, den CO-Gehalt sowie evtl. noch zusätzliche andere Werte und Zustandsgroßen in der Brennkammer 3 messen, wobei die Signale der Sensoren 9 in der Steuerung 34 verarbeitet werden.

Die aus der Brennkammer 3 austretenden Heißgase 10 werden mittels einer Heißgasleitung 10' durch eine Mischkammer 11 der Trocknungskammer 12 eines Trockners 13 zugeführt. In die Mischkammer 11, die mit einem Sensor 14 für die Temperatur versehen ist, wird über eine Umgasklappe 15 Umgas 16 einge¬ leitet, das aus einer Umgasleitung 16' dem Heißgas 10 beige¬ mischt wird.

Der Trockner 13 weist eine Gutzuführung 17 für das zu trock¬ nende feuchte Gut 18 auf, bei dem es sich um Holzspäne, Holz¬ fasern oder dergleichen aber ggf. auch um ein stück- oder teilchenförmiges zu trocknendes Gut aus einem anderen Mate¬ rial als Holz handeln kann. Das in der Trocknungskammer 12 in

direktem Kontakt mit dem Heißgas 10 oder dem aus Heißgas 10 und Umgas 16 gebildeten Mischgas 11* gebrächte Gut tritt zu¬ sammen mit dem Trocknungsabgas durch eine Gutabführung 19 aus der Trocknungskammer 12 aus. Dort können Sensoren 20 angeord¬ net sein, mit denen weitere Daten wie z.B die Temperatur, der Wasserdampfgehalt usw. ermittelt und der Steuerung 34 zuge¬ führt und von dieser verarbeitet werden.

Mittels eines Förderventilators 21 wird das Gut/Gas einem Zy¬ klonabscheider 22 (Multi-Zyklon) zugeführt, aus dem einer¬ seits das getrocknete Gut 23 und andererseits das Trocknungs¬ abgas 24 austritt. Aus diesem Trocknungsabgas 24 wird wie dargestellt das Umgas 16 abgezweigt.

Das Trocknungsabgas 24 wird dem unteren Ende eines turmförmi- gen Kondensationswäschers 25 zugeleitet, von dessen Boden Kondensat 26 abgezogen wird und aus dessen oberen Ende Abgas 27 austritt, von dem wie dargestellt das Rückgas 7 abgezweigt wird. Das Abgas 27 wird einem Kamin zugeführt, wobei ggf. noch eine weitere nicht dargestellte Abgasnachbehandlung vor¬ gesehen sein kann, beispielsweise bei einer Restwärmenutzung oder im Falle der vollständigen oder teilweisen Verwendung des Abgases für sonstige Zwecke, z.B. einer weitergehenden Abluftreinigung.

Durch den Kondensationswäscher 25 wird mittels einer Pumpe 28 Waschflüssigkeit 29 umgewälzt, die durch eine Umwälzleitung 30 einer Düse 31 im Kondensationswäscher 25 zugeführt wird. Die nach unten ausgesprühte Waschflüssigkeit trifft auf den aufsteigenden Strom des Trocknungsabgases 24, wobei der Kon¬ takt zwischen der Waschflüssigkeit 29 und dem Trocknungsabgas 24 wie dargestellt durch Verteilungseinbauten 32 wie z.B. Füllkörper oder Böden verbessert werden kann.

Die Waschflüssigkeit 29 kühlt das Trocknungsabgas bis unter seine Taupunkttemperatur ab, so daß aus dem Trocknungsabgas 24 Wasserdampf kondensiert. Im Kondensat finden sich auch auskondensierte Schadstoffe, so daß das Trocknungsabgas im Kondensationswäscher 25 sowohl abgekühlt und entfeuchtet wie auch gereinigt wird. Die anfallende Kondensationswärme wird von der umgewälzten Waschflüssigkeit 29 aufgenommen und abge-

führt sowie in einem Wärmetauscher 33 abgegeben, der in die Umwälzleitung 30 eingebaut ist. Die auf diese Weise zurückge¬ wonnene Energie kann den jeweiligen Gegebenheiten entspre¬ chend genutzt werden, beispielsweise auch zur nicht darge¬ stellten Vorwärmung des zu trocknenden Guts 18.

Auf die in der Zeichnung dargestellte Mischkammer 11 und Um¬ gasleitung 16' mit der Rückführung von Umgas 16 kann ggf. verzichtet werden, so daß das Heißgas 10 aus der Brennkammer 3 direkt in die Trocknungskammer 12 eingeleitet wird. Dies gilt insbesondere für bestimmte zu trocknende Güter 18.

Zur Einhaltung der Nenntemperatur in der Brennkammer 3 wird nun bei einer Überschreitung der Nenntemperatur die Steuerung 34 die Rückgasklappe 6 öffnen. Die vermehrte Zufuhr von Rück¬ gas kühlt die Brennkammer 3 und hält deren Temperatur im ge¬ wünschten Bereich. Wird der Steuerung 34 durch den Sensor 9 ein Unterschreiten des Mindestgehaltes an freiem Sauerstoff gemeldet, so wird die Beiluftklappe 4 geöffnet, welche die Zufuhr von Frischluft oder von sonstiger Abluft mit entspre¬ chendem Sauerstoffgehalt oder von konzentrietem Sauerstoff oder von mit Sauerstoff angereicherter Luft freigibt. Dadurch erhöht sich die Sauerstoffzufuhr in die Brennkammer 3, und es stellen sich wieder für die Verbrennung optimale Bedingungen ein.

In das Regelsystem lassen sich weitere Kriterien wie z.B. der Wasserdampfgehalt an der Gutabführung 19 des Trockners 13, der CO-Gehalt des Heißgases 10 aus der Brennkammer 3, die Durchsatzleistung des Trockners 13, die Umgebungsluftbedin- gungen und andere einbeziehen, wodurch der Nutzen des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens weiter gesteigert werden kann.

Als Beispiel sei hier die Anpassung des Regelwertes für den Sauerstoffgehalt an unterschiedliche Verdampfungsleistungen des Trockners 13 erwähnt: Bei kleinerer Verdampfungsleistung ergibt sich ein geringerer Brennstoffbedarf und damit ansich eine geringere Heißgasmenge aus dem Verbrennungsvorgang und auch ein geringerer Bedarf an Rückgas 7 zur Kontrolle der Brennkammertemperatur. Dies führt zu längeren Verweilzeiten der Verbrennungsgase in der Brennkammer 3, und damit kann be-

reits mit geringerem Überschuß an freiem Sauerstoff im Hei߬ gas aus der Brennkammer 3 ein guter Ablauf des Verbrennungs¬ vorgangs erreicht werden. Es kann also so bei reduzierter thermischer Leistung der Brennkammer 3 das spezifische Volu¬ men an Trocknungsabgas weiter reduziert werden. Analog dazu kann bei Verwendung unterschiedlicher Brennstoffe 1 der er¬ forderliche Luftüberschuß und die Brennkammertemperatur den jeweiligen Brennstoffeigenschaften angepaßt werden.

Ersichtlich kann der Mischkammer 11 anstelle des aus nicht abgekühltem Trocknungsabgas 24 abgezweigten Umgases 16 auch ein Umgas zugeführt werden, das wie das Rückgas 7 im Konden¬ sationswäscher 25 abgekühlt (und gereinigt) wurde. Über die Zweckmäßigkeit einer solchen Verfahrensführung entscheiden im wesentlichen die erforderlichen Volumenströme bzw. deren Ver¬ hältnis zueinander und die spezifischen Eigenschaften des zu trocknenden Gutes 18. So kann der erforderliche Umgasstrom dann verhältnismässig groß sein, wenn die Trocknereintritts- temperatur erheblich unter der Brennkammeraustrittstemperatur liegt bzw. liegen soll. Dies kann aber Nachteile mit sich bringen, die zu einem erhöhten anlagetechnischen Aufwand füh¬ ren, aber auch in geänderten Trocknungsbedingungen begründet sein können. Andererseits können sich durch eine Rückführung von bereits abgekühltem Umgas in die Mischkammer 11 auch Vor¬ teile ergeben, die unter bestimmten Bedingungen eine solche Betriebsweise sinnvoll erscheinen lassen.