Verfahren und Vorrichtung zum direkten Trocknen von Teilchen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum direkten Trocknen von Teilchen, wie Holzspänen, Holzfasern oder dergleichen, bei dem in ei- ner Brennkammer Heißgase erzeugt werden, die als Heißgasstrom einem Trockner zugeführt werden, die Teilchen ebenfalls in den Trockner eingebracht werden und in dem Trockner durch den direkten Kontakt mit den Heißgasen getrocknet werden, die getrockneten Teilchen in einem Abgasstrom aus dem Trockner abgeführt und anschließend von dem Ab- gasstrom getrennt werden, und der verbleibende mit Feinstaub und Geruchsstoffen belastete Abgasstrom zumindest teilweise wieder in die Brennkammer eingeleitet wird. Weiterhin ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zum direkten Trocknen von Teilchen, wie Holzspänen, Holzfasern oder dergleichen gerichtet, mit einer Brennkammer zur Erzeugung von Heizgasen, einem mit der Brennkammer über eine Heißgasrohrleitung verbundenen, eingangsseitig mit einer Aufgabeeinheit für die Teilchen versehenen Trockner, einer dem Trockner nachgeschalteten Abscheideeinheit zum Abscheiden der getrockneten Teilchen von einem mit Feinstaub und Geruchsstoffen belastete Abgasstrom, sowie einer den Abgasstrom von der Abscheideeinheit zu der Brennkammer führenden Umgasleitung, insbesondere zum Durchführen des eingangs genannten Verfahrens. Die Teilchen können auch durch sonstige, Gerüche oder organische Kohlenstoffverbindungen (gas- und aerosolförmige Verbindungen) emittierende Schüttgüter, beispielsweise in der Form von Rübenschnitzel, Fischmehl, Getreide, Düngemittel, Gummigranulat und Klärschlamm, gebildet sein.
Aus der DE-OS 2461415 ist eine Trocknungsanlage mit einem direkt durch Rauchgase beheizten Trockner bekannt, wobei die Rauchgase in
einer im Trockner vorgeschalteten Brennkammer erzeugt werden. Für die den Trockner verlassenden Abgase ist eine Zyklonenentstaubung vorgesehen, durch die eine Aufteilung des den Trockner verlassenden Abgasstroms in zwei Teilströme erfolgt. Der eine Teilstrom wird zur Brennkam- mer zurückgeführt und dort zur Verbrennung der Rückstände an Feinstäuben und Geruchsstoffen in die heißeste Zone eingedüst, so daß eine intensive Durchmischung mit den Rauchgasen stattfindet, die dann wieder dem Trockner zugeführt werden. Der andere Teilstrom ist infolge der Verdunstungsleistung des Trockners und der technologisch im Kreislauf einzuhaltenden Massenbilanz überschüssig und wird über eine Abgaslei- tung in die Atmosphäre abgegeben.
Problematisch ist dabei, daß der in die Atmosphäre abgegebene Abgasteilstrom Schadstoffe enthält, durch die entweder eine Belastung der Umwelt entsteht, oder die durch eine Filterung reduziert werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren sowie die Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie besonders emissionsarm und gleichzeitig wirtschaftlich arbeiten.
Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren wird der das Verfahren betreffende Teil dieser Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teilstrom des Abgasstroms vor dem Einleiten des restlichen Abgasstroms in die Brennkammer abgeteilt wird und daß dieser Teilstrom an der Brennkammer vorbei zu dem Trockner zurückgeführt wird.
Der die Vorrichtung betreffende Teil der Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß von der Um-
gasleitung eine Abzweigleitung abzweigt, über die ein Teilstrom des Abgasstroms an der Brennkammer vorbei zu dem Trockner zurückgeführt wird.
Durch diese Ausgestaltung wird eine emissionsfreie direkte Langzeittrocknung erreicht, da der mit Schadstoffen, wie Feinstaub und Geruchsstoffen belastete Abgasstrom in einem gegenüber der Atmosphäre geschlossenen Kreislauf geführt wird. Ein Teil der Schadstoffe wird durch die in der Brennkammer vorhandenen, hohen Temperaturen von übli- cherweise über 800°C vollständig verbrannt, während die in dem abgezweigten Teilstrom enthaltenen Schadstoffe weiter im Kreislauf bleiben und auf diese Weise nach einem oder mehren weiteren Umläufen letztlich in der Brennkammer verbrannt werden. Die infolge der begrenzten Verdunstungsleistung des Trockners und der technologisch im Kreislauf ein- zuhaltenden Massenbilanz überschüssigen Schadstoffe werden somit nicht in die Atmosphäre abgegeben, sondern so lange im Kreislauf gehalten, bis sie letztlich in der Brennkammer vollständig verbrannt sind.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Teil- ström mit dem aus der Brennkammer austretenden Heißgasstrom vor dessen Eintreten in den Trockner gemischt. Bei dieser Variante erfolgt somit eine unmittelbare Rückführung des Teilstroms zu dem Trockner, so daß das erfindungsgemäße Verfahren sehr wirtschaftlich durchgeführt werden kann.
Dementsprechend kann bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein brennkammerseitiger Abschnitt der Heißgasrohrleitung von der Brennkammer zu einem ersten Eingang einer Mischkammer verlaufen, wobei ein
Ausgang der Mischkammer über einen trocknerseitigen Abschnitt der Heißgasrohrleitung mit dem Trockner verbunden ist und von der Umgasleitung eine Abzweigleitung abzweigt, die an einem zweiten Eingang der Mischkammer angeschlossen ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt in dem Trockner die Haupttrocknung der Teilchen, wobei von dem aus der Brennkammer austretenden noch unvermischten Heißgasstrom ein Heißgasteilstrom abgeteilt und für eine direkte Vortrocknung der Teilchen ver- wendet wird. Dabei erfolgt die Vortrocknung insbesondere bei einer geringeren Temperatur als die Haupttrocknung.
Es ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch möglich, daß in dem Trockner die Hauptrocknung der Teilchen erfolgt und daß der Teilstrom als Heißgasteilstrom für eine direkte Vortrocknung der Teilchen verwendet wird, bevor er letztlich zumindest teilweise zu dem Trockner zurückgeführt wird.
Typische Temperaturwerte für die Haupttrocknung sind Brennkammer- temperaturen von über ca. 750°C, insbesondere von mehr als ca. 800°C, so daß der der Brennkammer mit dem Teilabgasstrom zugeführte Feinstaub und die Geruchsstoffe vollständig verbrannt werden.
Durch die Verwendung eines Heißgasteilstroms für eine direkte, kurzzeiti- ge Vortrocknung der Teilchen, insbesondere bei einer niedrigeren Temperatur als bei der direkten Langzeithaupttrocknung, wird eine sehr gute Energiebilanz der Gesamtanlage erzielt. Insbesondere werden zum Vortrocknen der Teilchen diese sowie der Heißgasteilstrom einem Vortrockner
zugeführt, die vorgetrockneten Teilchen in einem Vortrocknungs-Abgas- strom aus dem Vortrockner abgeführt und anschließend von dem Vor- trocknungs-Abgasstrom getrennt, die in dem Vortrocknungs-Abgasstrom verbleibenden Rückstände von diesem getrennt und der gereinigte Vor- trocknungs-Abgasstrom mit dem Heißgasteilstrom gemischt. Die von dem Vortrocknungs-Abgasstrom getrennten Rückstände, die insbesondere Zellulose, Lignin, sowie verschiedene Harze und Säuren umfassen, liegen dabei nur noch in geringen Mengen vor, wobei die Geruchsemission der beispielsweise organischen Kohlenstoffverbindungen minimiert ist oder vollständig entfällt.
Eine Nachentsorgung der vom Vortrocknungs-Abgasstrom getrennten geringfügigen Rückstände entfällt, da diese Rückstände ausschließlich in einer zweiten Mischkammer mit dem aus der Brennkammer des Haupt- trockners abgezweigten Heißgasteilstrom gemischt werden. Da bei den relativ niedrigen Temperaturen des Vortrockners, die beispielsweise ca. 250 bis 400°C, insbesondere ca. 300 bis 350°C betragen, die in den Abgasen enthaltenen Schadstoffe im wesentlichen inaktiv bleiben, wird durch diese niedrigen Temperaturen und das kurzzeitige Vortrocknen sogar eine Emissionsvermeidung erreicht, so daß eine Belastung der Umwelt mit Schadstoffen entfällt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in diesen zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Trocknungsvorrichtung und
Figur 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Trocknungsvorrichtung.
Die in Figur 1 dargestellte Trocknungsanlage ist in eine im oberen Bereich der Figur 1 dargestellte Vortrocknereinheit 1 und eine im unteren Bereich der Figur 1 dargestellte Hauptrocknereinheit 2 unterteilt.
Die Haupttrocknereinheit 2 umfaßt eine Brennkammer 3, die über eine einen brennkammerseitigen Abschnitt 4' und einen trocknerseitigen Abschnitt 4" umfassende Heißgasrohrleitung 4 mit dem eingangsseitigen Be- reich eines als Trocknertrommel ausgebildeten Trockners 5 verbunden ist.
Der brennkammerseitige Abschnitt 4' der Heißgasrohrleitung 4 ist dabei mit einem ersten Eingang 6 einer Mischkammer 7 verbunden, während der trocknerseitige Abschnitt 4" der Heißgasrohrleitung 4 einen Ausgang 8 der Mischkammer 7 mit dem Trockner 5 verbindet.
Der Trockner 5 ist eingangsseitig weiterhin mit einer Aufgabeeinheit 9 zur Zuführung von vorgetrockneten Teilchen versehen und ausgangsseitig über eine Abgasleitung 10 mit einer als Zyklon ausgebildeten Teilchenab- scheideeinheit 1 1 verbunden.
Die Teilchenabscheideeinheit 1 1 besitzt an ihrem unteren Ende eine Abführleitung 12 für die abgeschiedenen getrockneten Teilchen sowie eine
einen Notausfall bildende Abführleitung 13. Der den von den Teilchen getrennten Abgasstrom führende Ausgang 14 der Teilchenabscheideeinheit 1 1 ist über eine Umgasleitung 15 mit der Brennkammer 3 verbunden, wobei in der Umgasleitung 15 ein Fördergebläse 16 angeordnet ist.
In Strömungsrichtung vor der Brennkammer 3 zweigt von der Umgasleitung 15 eine Abzweigleitung 17 ab, die an einem zweiten Eingang 18 der Mischkammer 7 angeschlossen ist.
In ähnlicher Weise zweigt von dem brennkammerseitigen Abschnitt 4' der Heißgasrohrleitung 4 eine weitere Abzweigleitung 19 ab, die zu einem ersten Eingang 20 einer weiteren Mischkammer 21 der Vortrocknereinheit 1 führt. Die weitere Mischkammer 21 weist einen zweiten Eingang 22 auf, an dem eine Frischluftleitung 23 angeschlossen ist.
Ausgangsseitig ist die weitere Mischkammer 21 über eine weitere Heißgasrohrleitung 24 mit dem Eingangsbereich eines ebenfalls als Trocknertrommel ausgebildeten Vortrockners 25 verbunden, der in ähnlicher Weise wie der Haupttrockner 5 eingangsseitig zusätzlich mit einer Aufgabeein- heit 26 für die zu trocknenden Teilchen versehen ist.
Der Ausgang des Vortrockners 25 ist wiederum über eine Abgasleitung 27 mit einer weiteren Teilchenabscheideeinheit 28 verbunden, die analog zu der Teilchenabscheideeinheit 1 1 als Zyklon ausgebildet ist.
Die die abgeschiedenen Teilchen führende Abführleitung 29 der weiteren Teilchenabscheideeinheit 28 ist über ein Transportleitung 30 mit der Aufgabeeinheit 9 des Haupttrockners 5 verbunden.
Der den abgetrennten Abgasstrom führende Ausgang 31 der weiteren Teilchenabscheideeinheit 28 ist über eine Umgasleitung 32 und über ein in der Umgasleitung vorgesehenes Fördergebläse 33 mit einer Schadstoffab- scheideeinheit 34 verbunden, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Wirbelrohr ausgebildet ist. Der die von den Schadstoffen abgetrennten Abgase abführende Ausgang 35 der Schadstoffabscheideeinheit 34 ist mit einer Abgasleitung 36 verbunden, während der die abgeschiedenen Schadstoffe abführende Ausgang 37 der Schadstoffabscheideeinheit 34 über eine Rückführleitung 38 mit einem dritten Eingang 39 der weiteren Mischkammer 21 verbunden ist.
Im folgenden wird die Funktion der in Figur 1 dargestellten Trocknungsanlage näher beschrieben.
Die zu trocknenden Teilchen werden über die Aufgabeeinheit 26 dem Vortrockner 25 zusammen mit einem durch die weitere Heißgasrohrleitung 24 strömenden Heißgasstrom zugeführt. Dieser Heißgasstrom besitzt dabei eine Temperatur von beispielsweise 300 bis 350°C.
In dem Vortrockner 25 erfolgt durch den Kontakt der Teilchen mit dem Heißgasstrom eine direkte, kurzzeitige Vortrocknung, wobei durch die Erhitzung in den Teilchen vorhandene Schadstoffe freigesetzt werden. Die Teilchen werden zusammen mit den freigesetzten Schadstoffen und dem abgekühlten Gas über die Abgasleitung 27 der Teilchenabscheideeinheit 28 zugeführt, von der aus die abgeschiedenen Teilchen über die Abführleitung 29 und die Transportleitung 30 zu der Aufgabeeinheit 9 der Haupttrocknereinheit 2 transportiert werden.
Die auf diese Weise vorgetrockneten Teilchen werden dem Haupttrockner 5 zusammen mit einem über die Heißgasrohrleitung 4 zugeführten Heißgasstrom zugeführt. Durch den Kontakt der vorgetrockneten Teilchen mit dem Heißgasstrom innerhalb des Haupttrockners 5 erfolgt eine direkte Langzeittrocknung, durch die die Teilchen den gewünschten Trocknungsgrad erhalten. Gleichzeitig werden noch in den Teilchen enthaltene Schad- und Geruchsstoffe freigesetzt, die zusammen mit den getrockneten Teilchen und dem abgetrockneten Gasstrom über die Abgasleitung 10 der Teilchenabscheideeinheit 11 zugeführt werden. Die in dieser abgeschiedenen Teilchen werden über die Abführleitung 12 der gewünschten Produktion zugeführt, während der mit Schadstoffen, Feinstaub und Geruchsstoffen belastete Abgasstrom durch das Fördergebläse 16 über die Umgasleitung 15 zu der Brennkammer 3 gefördert wird. Dabei werden die Umluftgase in die heißeste Zone der Brennkammer 3 eingedüst, so daß durch die in dieser Zone bestehenden hohen Temperaturen von beispielsweise über 800°C eine vollständige Verbrennung der Rückstände in den Umluftgasen erfolgt.
Die in der Brennkammer 3 erzeugten Heißgase werden dann über den brennkammerseitigen Abschnitt 4' der Heißgasrohrleitung 4 dem Eingang 6 der Mischkammer 7 zugeführt. Gleichzeitig wird ein Teilstrom der Umluftgase über die Abzweigleitung 17 dem zweiten Eingang 18 der Mischkammer 7 zugeführt, so daß in der Mischkammer 7 eine innige Vermischung der sehr heißen Heißgase aus der Brennkammer 3 mit dem abgezweigten, geringfügige Rückstände enthaltenden Trocknungsabgasstrom erfolgt. Das vermischte Gas wird mit einer Temperatur von beispielsweise 500°C über den trocknerseitigen Abschnitt 4' der Heißgas-
rohrleitung 4 dem Haupttrockner 5 zugeführt. Auf diese Weise bildet die Haupttrocknereinheit 2 einen geschlossenen Kreislauf, so daß die durch die relativ hohen Temperaturen innerhalb des Haupttrockners 5 stark aktivierten Schadstoffe nicht nach außen abgegeben werden.
Von dem durch die extrem hohen Temperaturen der Brennkammer 3 in dem brennkammerseitigen Abschnitt 4' der Heißgasrohrleitung 4 geführten Heißgasstrom wird ein Teilstrom über die weitere Abzweigleitung 19 zu dem ersten Eingang 20 der weiteren Mischkammer 21 der Vortrock- nereinheit 1 geleitet. Durch diesen sehr heißen, beispielsweise mehr als
800°C aufweisenden Teilheißgasstrom wird zusammen mit einem über die Frischluftleitung 23 zugeführten Frischluftstrom und dem über die Rückführleitung 38 geführten Restgasstroms ein Heißgasgemisch gebildet, das über die weitere Heißgasrohrleitung 24 dem Vortrockner 25 zugeführt wird.
Die in Figur 2 dargestellte Trocknungsvorrichtung unterscheidet sich von der Trocknungsvorrichtung gemäß Figur 1 dadurch, daß der von der Umgasleitung 15 abgeteilte Teilstrom nicht mit dem aus der Brennkammer 3 austretenden Heißgasstrom vermischt wird, sondern unmittelbar als
Heißgasteilstrom für die direkte Trocknung der Teilchen verwendet wird.
Dazu ist eine Abzweigleitung 17' mit dem Eingang 40 einer Vortrock- nungs-Brennkammer 41 verbunden, wobei durch die in der Vortrock- nungs-Brennkammer 41 vorhandenen hohen Temperaturen aus dem Teilstrom ein Heißgasteilstrom erzeugt wird, der über einen Ausgang 42 der Vortrocknungs-Brennkammer 41 und eine daran angeschlossene weiterführende Abzweigleitung 19' zu dem ersten Eingang 20 der weiteren
Mischkammer 21 der Vortrocknereinheit 1 geführt wird. Die in Figur 1 dargestellte weitere Abzweigleitung 19 wird somit durch die weiterführende Abzweigleitung 19' ersetzt. Die sonstige Funktion der Ausführungsform gemäß Figur 2 entspricht vollständig der nach Figur 1.
Durch den sehr heißen, beispielsweise mehr als 800°C aufweisenden, aus der Vortrocknungs-Brennkammer 41 austretenden Heißgasteilstrom wird in der weiteren Mischkammer 21 zusammen mit dem über die Rückführleitung 28 geführten Restgasstrom und einem über eine optionale Frisch- luftleitung 23 zugeführten Frischluftstrom ein Heißgasgemisch gebildet, das über die weitere Heißgasrohrleitung 24 dem Vortrockner 25 zugeführt wird.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß die mit relativ hohen Temperatu- ren und relativ langen Verweilzeiten arbeitende Haupttrocknereinheit praktisch emissionsfrei ist, wobei durch die Abzweigung innerhalb der Umgasleitung 15 die technologisch im Kreislauf einzuhaltende Massenbilanz eingehalten wird. Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäß mit der Haupttrocknereinheit verbundene, mit relativ kurzen Verweilzeiten ar- beitende Vortrocknereinheit eine hohe Wirtschaftlichkeit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage erzielt.