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EP0714006B1 - Verfahren zum Trocknen einer Substanz, insbesondere von Holzspänen - Google Patents

Verfahren zum Trocknen einer Substanz, insbesondere von Holzspänen Download PDF

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Publication number
EP0714006B1
EP0714006B1 EP95810726A EP95810726A EP0714006B1 EP 0714006 B1 EP0714006 B1 EP 0714006B1 EP 95810726 A EP95810726 A EP 95810726A EP 95810726 A EP95810726 A EP 95810726A EP 0714006 B1 EP0714006 B1 EP 0714006B1
Authority
EP
European Patent Office
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heat exchanger
gas mixture
vapour
heated
temperature
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95810726A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0714006A1 (de
Inventor
Werner Kunz
Cyrill Hammer
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W Kunz Drytec AG
Original Assignee
W Kunz Drytec AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0714006A1 publication Critical patent/EP0714006A1/de
Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating
    • F26B23/022—Heating arrangements using combustion heating incinerating volatiles in the dryer exhaust gases, the produced hot gases being wholly, partly or not recycled into the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/24—Wood particles, e.g. shavings, cuttings, saw dust

Definitions

  • the present invention relates to a method for drying a substance, in particular wood chips, as described in the preamble of claim 1.
  • the exhaust air emerging from the drum dryer contains, in addition to water vapor, gaseous wood constituents and aerosols, which cannot be released into the atmosphere without being cleaned, since the pollutant contents are too high.
  • the flue gas must therefore be cleaned, which can be done by filtration, washing and / or regenerative thermal oxidation.
  • An optimal cleaning of the flue gas would be obtained by combining these options. Since these facilities have to be purchased in addition to the entire drying system, this is an expensive solution, and the operation and maintenance of these additional systems is also complex.
  • the exhaust gas emerging from the combustion chamber can therefore, as a rule, be released directly into the atmosphere after passing through the first heat exchanger and heating the steam-gas mixture, with no optical cloudiness and no odor nuisance when emerging from the chimney.
  • the temperature In order to achieve the above-mentioned oxidations in the combustion chamber, the temperature must be kept at around 900 ° C.
  • the fuel gas having this temperature is fed to a first heat exchanger in which the steam-gas mixture fed into the drum dryer is heated to a temperature of approximately 500.degree. It has now been shown that on the entry side of the fuel gas into the first heat exchanger, the first flow around the heat exchanger elements is subject to strong heating, since the steam-gas mixture on the inside also already has a temperature of approximately 500 ° C.
  • the material of these first heat exchanger elements is exposed to such severe stresses that their service life is limited.
  • the object of the invention is to modify the known methods so that the thermal load on the heat exchanger elements is reduced and, consequently, their service life is increased.
  • this further heat exchanger in which the fuel gas is supplied at a high temperature, is flowed through by the decoupled part of the steam-gas mixture at a relatively low temperature, the material of the heat exchanger elements of this heat exchanger is consequently relatively strongly cooled from the inside, so that the thermal load on the material can be kept correspondingly low.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the sequence of the inventive method in a possible embodiment.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the sequence of the method according to the invention according to FIG. 1, with predrying being provided.
  • a burner 1 is supplied in a known manner with a fuel which is burned in the combustion chamber 2.
  • the supply air to this burner 1 or the combustion chamber 2 is supplied through the supply line 3.
  • the heated fuel gas is, before it is through a first heat exchanger 4 is passed, pass through a further heat exchanger 21.
  • the exhaust air passes through a second heat exchanger 5, in which the supply air fed to the burner 1 is heated, and via a line 6 into a chimney 7, through which the exhaust air is released into the atmosphere.
  • a steam-gas mixture is heated by the fuel gas.
  • the heated steam-gas mixture is fed to a drum dryer 8, in which the substance to be dried is introduced in a known manner via the feed 9.
  • a drum dryer 8 By drying wood shavings, for example, further steam and wood contents are released into the vapor-gas mixture in gaseous form and in the form of aerosols, such as volatile hydrocarbons.
  • the dried wood chips and the steam-gas mixture are fed via a closed channel 10 to a cyclone separator 11, in which the dried wood chips and the steam-gas mixture are separated. The further processing of the dried wood chips takes place in a known manner.
  • the steam-gas mixture is fed back into the first heat exchanger 4 with the aid of a fan 12. This creates a closed cycle for the steam-gas mixture.
  • a partial stream of the steam-gas mixture can be coupled out via a line 22.
  • This decoupled partial flow of the steam-gas mixture is passed through the further heat exchanger 21, after which it is introduced into the combustion chamber 2.
  • a flap 23 is provided in a known manner for flow rate control.
  • the fuel gas must reach a temperature of around 900 ° C so that all combustible gases can be combusted in the combustion chamber.
  • This fuel gas is cooled in the further heat exchanger 21 to a temperature of approximately 750 ° C., whereupon it reaches the first heat exchanger 4.
  • the steam-gas mixture is heated in this first heat exchanger 4 from approximately 130 ° C. to approximately 500 ° C.
  • the outcoupled partial flow of the steam-gas mixture brings about a reduction in the temperature of the fuel gas from 900 ° C. to 750 ° C.
  • this outcoupled part of the steam-gas mixture is approximately 130 ° C warmed to approximately 370 ° C. Due to the relatively low temperature of the outcoupled partial stream of the steam-gas mixture, the heat exchanger elements in the further heat exchanger 21 are not heated as much as a whole, even if the fuel gas flows around them at a temperature of 900 ° C., so that in this further heat exchanger 21 the thermal load on the material of the heat exchanger elements remains low and, as a result, a long service life is achieved.
  • the drying process according to the invention can thus keep the thermal load on the materials from which the heat exchanger elements in the heat exchangers 4 and 21 consist so that the service life of these elements is increased.
  • FIG. 2 shows in principle the same procedure for drying wood chips as in FIG. 1, the difference being that the exhaust air from the second heat exchanger 5 flows through a predrying device 14 and from there by means of a further fan 15 to the chimney 7 is supplied for release to the atmosphere.
  • the wood chips to be dried are passed through this predrying device 14 before they are fed to the drum dryer 8 through the feed 9.
  • these wood chips are preheated to a temperature of approximately 75 ° C.
  • the systems shown schematically in the two figures can be equipped in a known manner by the necessary control devices.
  • the method according to the invention can also be used to dry other substances, such as grass, sugar beet chips or sludges of any kind.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen einer Substanz, insbesondere von Holzspänen, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist.
  • Bei der Trocknung insbesondere von Holzspänen in Trommeltrocknern enthält die aus dem Trommeltrockner austretende Abluft neben Wasserdampf auch gasförmige Holzinhaltsstoffe sowie Aerosole, die nicht ungereinigt in die Atmosphäre abgegeben werden können, da die Schadstoffgehalte zu hoch sind. Deshalb muss das Rauchgas gereinigt werden, was durch Filtrierung, Waschung und/oder einer regenerativen thermischen Oxidation erfolgen kann. Eine optimale Reinigung des Rauchgases würde durch die Kombination dieser Möglichkeiten erhalten. Da diese Einrichtungen zusätzlich zur gesamten Trocknungsanlage angeschafft werden müssen, ist dies eine teure Lösung, wobei auch der Betrieb und Unterhalt dieser zusätzlichen Anlagen aufwendig ist.
  • Deshalb wurde nach anderen Wegen gesucht, wobei eine Lösung gefunden wurde, bei welcher das als Trocknungsmedium verwendete Dampf-Gas-Gemisch im wesentlichen in einem geschlossenen Kreislauf gehalten wurde. Bei diesem bekannten Verfahren zum Trocknen einer Substanz, das in der EP-B-0 457 203 beschrieben ist, wird aus dem geschlossenen Kreislauf ein Teilstrom des Dampf-Gas-Gemisches kontinuierlich ausgekoppelt und einem Kondensator zugeführt, in welchem die Flüssigkeit auskondensiert wird, während das gasförmige Gemisch in die Brennkammer des Brenners eingeleitet wird. In der Brennkammer verbrennen insbesondere die Kohlenwasserstoffe, so dass das so gereinigte Abgas problemlos an die Atmosphäre abgegeben werden kann.
  • Bei diesem Verfahren fällt aber ein Kondensat an, das Schadstoffe enthält, und demzufolge entsorgt werden muss. Diese Schadstoffe jedoch sind beispielsweise in einer biologischen Kläranlage schwer abbaubar.
  • Ein weiteres Verfahren zum Trocknen von insbesondere Holzspänen ist aus der EP-A-0 459 603 bekannt. Bei diesem Verfahren wird aus dem geschlossenen Kreislauf ein Teilstrom des Dampf-Gas-Gemisches kontinuierlich ausgekoppelt und direkt in die Brennkammer eingeführt. In der Brennkammer in welcher eine entsprechende Temperatur aufrecht erhalten wird, oxidiert das im zugeführten Dampf-Gas-Gemisch enthaltene Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid, und die ebenfalls enthaltenen Holzinhaltsstoffe werden gleichzeitig oxidiert. Auf eine Auskondensierung wird hierbei verzichtet.
  • Das aus der Brennkammer austretende Abgas kann somit nach dem Durchlauf des ersten Wärmetauschers und dem Erwärmen des Dampf-Gas-Gemisches in der Regel direkt an die Atmosphäre abgegeben werden, wobei beim Austritt aus dem Kamin keine optische Trübung und keine Geruchsbelästigung auftritt.
  • Um in der Brennkammer die obengenannten Oxidationen erreichen zu können, muss die Temperatur auf zirka 900° C gehalten werden. Das diese Temperatur aufweisende Brenngas wird einem ersten Wärmetauscher zugeführt, in welchem das in den Trommeltrockner zugeleitete Dampf-Gas-Gemisch auf eine Temperatur von zirka 500° C erwärmt wird. Es hat sich nun gezeigt, dass auf der Eintrittseite des Brenngases in den ersten Wärmetauscher die ersten umströmten Wärmetauscherelemente einer starken Erwärmung ausgesetzt sind, da das innenseitig sich befindende Dampf-Gas-Gemisch ebenfalls bereits eine Temperatur von zirka 500° C aufweist. Hierbei ist das Material dieser ersten Wärmetauscherelemente so starken Beanspruchungen ausgesetzt, dass deren Lebensdauer beschränkt ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die bekannten Verfahren so zu modifizieren, dass die thermische Belastung der Wärmetauscherelemente reduziert und demzufolge deren Lebensdauer erhöht wird.
  • Erfindungsgemäss erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die in der Kennzeichnung des Anspruches 1 angegebenen Merkmale.
  • Indem das erhitzte Brenngas vor der Zuführung in den ersten Wärmetauscher durch einen weiteren Wärmetauscher geleitet wird und demzufolge auf eine niedrigere Temperatur gebracht wird, wird die thermische Belastung des Materials, insbesondere der ersten Wärmetauscherelemente des ersten Wärmetauschers, die von diesem Brenngas erreicht werden, reduziert.
  • Da dieser weitere Wärmetauscher, in welchem das Brenngas mit einer hohen Temperatur zugeführt wird, vom ausgekoppelten Teil des Dampf-Gas-Gemisches mit einer relativ geringen Temperatur durchströmt wird, wird demzufolge das Material der Wärmetauscherelemente dieses Wärmetauschers von der Innenseite her relativ stark gekühlt, so dass die thermische Belastung des Materials entsprechend gering gehalten werden kann.
  • Mit diesem modifizierten Verfahren werden demzufolge die gesteckten Ziele, nämlich eine geringere thermische Belastung der Materialien der Wärmetauscher zu erwirken, vollumfänglich erreicht.
  • Weitere vorteilhafte Verfahrensschritte des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen.
  • Nachfolgend wird das erfindungsgemässe Verfahren anhand der beiliegenden Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • Fig. 1 in schematischer Darstellung den Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens in einer möglichen Ausführungsform.
  • Fig. 2 in schematischer Darstellung den Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss Fig. 1, wobei eine Vortrocknung vorgesehen ist.
  • Gemäss der schematischen Darstellung in Fig. 1 wird einem Brenner 1 in bekannter Weise ein Brennstoff zugeführt, der in der Brennkammer 2 verbrannt wird. Die Zuführung der Zuluft zu diesem Brenner 1 bzw. der Brennkammer 2 erfolgt durch die Zuleitung 3. Das erhitzte Brenngas wird, bevor es durch einen ersten Wärmetauscher 4 geleitet wird, einen weiteren Wärmetauscher 21 durchlaufen. Vom ersten Wärmetauscher 4 gelangt die Abluft über einen zweiten Wärmetauscher 5, in welchen die dem Brenner 1 zugeleitete Zuluft erwärmt wird, und über eine Leitung 6 in einen Kamin 7, durch welchen die Abluft in die Atmosphäre abgegeben wird.
  • Im ersten Wärmetauscher 4 wird durch das Brenngas ein Dampf-Gas-Gemisch erwärmt. Das erwärmte Dampf-Gas-Gemisch wird einem Trommeltrockner 8 zugeführt, in welchem über die Zuführung 9 in bekannter Weise die zu trocknende Substanz eingebracht wird. Durch die Trocknung von beispielsweise Holzspänen werden an das Dampf-Gas-Gemisch weiterer Wasserdampf und Holzinhaltsstoffe gasförmig und in Form von Aerosolen, wie beispielsweise flüchtige Kohlenwasserstoffe, abgegeben. Die getrockneten Holzspäne und das Dampf-Gas-Gemisch werden über einen geschlossenen Kanal 10 einem Zyklonabscheider 11 zugeführt, in welchem die getrockneten Holzspäne und das Dampf-Gas-Gemisch getrennt werden. Die Weiterverarbeitung der getrockneten Holzspäne erfolgt hierbei in bekannter Weise.
  • Das Dampf-Gas-Gemisch wird unter Zuhilfenahme eines Ventilators 12 wieder in den ersten Wärmetauscher 4 zurückgeführt. Dadurch erhält man einen geschlossenen Kreislauf für das Dampf-Gas-Gemisch.
  • Bevor das Dampf-Gas-Gemisch dem ersten Wärmetauscher 4 zugeführt wird, kann über eine Leitung 22 ein Teilstrom des Dampf-Gas-Gemisches ausgekoppelt werden. Dieser ausgekoppelte Teilstrom des Dampf-Gas-Gemisches wird durch den weiteren Wärmetauscher 21 geführt, wonach er in die Brennkammer 2 eingeleitet wird. Zur Durchflussmengenregelung ist hierbei in bekannter Weise eine Klappe 23 vorgesehen.
  • Das Brenngas muss, damit in der Brennkammer eine nahezu vollständige Verbrennung aller brennbarer Gase erfolgen kann, eine Temperatur von etwa 900° C erreichen. Dieses Brenngas wird im weiteren Wärmetauscher 21 auf eine Temperatur von zirka 750° C abgekühlt, worauf es in den ersten Wärmetauscher 4 gelangt. Während des Durchlaufens dieses ersten Wärmetauschers 4 erfolgt eine weitere Abkühlung auf zirka 180° C, wobei das Dampf-Gas-Gemisch in diesem ersten Wärmetauscher 4 von zirka 130° C auf zirka 500° C erwärmt wird.
  • Durch die niedrigere Temperatur, mit welcher das Brenngas in den ersten Wärmetauscher 4 eingeführt wird, ist die thermische Belastung der ersten Wärmetauscherelemente, die von diesem Brenngas umströmt werden, geringer als beim beschriebenen bekannten Verfahren, wodurch die Lebensdauer dieser Wärmetauscherelemente erhöht wird.
  • Der ausgekoppelte Teilstrom des Dampf-Gas-Gemisches, der durch den weiteren Wärmetauscher 21 geführt wird, bewirkt die Reduktion der Temperatur des Brenngases von 900° C auf 750° C. Hierbei wird dieser ausgekoppelte Teil des Dampf-Gas-Gemisches von zirka 130° C auf zirka 370° C erwärmt. Durch die relativ tiefe Temperatur des ausgekoppelten Teilstroms des Dampf-Gas-Gemisches werden die Wärmetauscherelemente im weiteren Wärmetauscher 21 insgesamt nicht so stark erwärmt, auch wenn Sie vom Brenngas mit einer Temperatur von 900° C umströmt werden, so dass auch in diesem weiteren Wärmetauscher 21 die thermische Belastung des Materials der Wärmetauscherelemente gering bleibt und demzufolge eine hohe Lebensdauer erreicht wird.
  • Somit kann durch das erfindungsgemässe Trocknungsverfahren die thermische Belastung der Materialien, aus welchen die Wärmetauscherelemente in den Wärmetauschern 4 und 21 bestehen, gering gehalten werden, so dass die Lebensdauer dieser Elemente erhöht wird.
  • In Fig. 2 ist im Prinzip der gleiche Verfahrensablauf zur Trocknung von Holzspänen dargestellt wie in Fig. 1, wobei der Unterschied darin besteht, dass die Abluft aus dem zweiten Wärmetauscher 5 eine Vortrocknungseinrichtung 14 durchströmt und von da mittels eines weiteren Ventilators 15 dem Kamin 7 zur Abgabe an die Atmosphäre zugeführt wird. Durch diese Vortrocknungseinrichtung 14 werden die zu trocknenden Holzspäne hindurchgeführt, bevor sie durch die Zuführung 9 dem Trommeltrockner 8 zugeleitet werden. In der Vortrocknungseinrichtung 14 werden diese Holzspäne vorgewärmt auf eine Temperatur von etwa 75°C.
  • Durch diese Vorwärmung ist der Energiebedarf für die weitere Trocknung der Holzspäne auf das erforderliche Mass im Trommeltrockner 8 geringer, was zur Folge hat, dass gesamthaft mit einem geringeren Energiebedarf ausgekommen wird, wodurch diese Kosten gesenkt werden können.
  • Zur Erreichung der gewünschten Betriebszustände lassen sich die in den beiden Figuren schematisch dargestellten Anlagen in bekannter Weise durch die erforderlichen Steuerungseinrichtungen ausstatten.
  • Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich neben Holzspänen auch andere Substanzen trocknen, wie beispielsweise Gras, Zuckerrübenschnitzel oder Schlämme jeglicher Art.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Trocknen einer Substanz, insbesondere von Holzspänen, in einem Trommeltrockner, durch welchen in einem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf ein in einem ersten Wärmetauscher erwärmtes Dampf-Gas-Gemisch geführt wird, welches nach dem Durchlaufen des Trommeltrockners in den ersten Wärmetauscher zurückgeleitet wird, wobei zur Erwärmung des Dampf-Gas-Gemisches dem ersten Wärmetauscher ein in einer Brennkammer eines Brenners erhitztes Abgas zugeführt wird, und ein Teil des Dampf-Gas-Gemisches aus dem Kreislauf ausgekoppelt wird und in die Brennkammer eingeführt wird, in welcher eine Verbrennung der bei der Trocknung entstehenden Gase erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelung des Teils des Dampf-Gas-Gemisches vor der Einleitung des Dampf-Gas-Gemisches in den ersten Wärmetauscher (4) vorgenommen wird und dieser ausgekoppelte Teil des Dampf-Gas-Gemisches einen weiteren Wärmetauscher (21) durchläuft, durch welchen das aus der Brennkammer (2) austretende und erhitzte Abgas vor dem Zuführen in den ersten Wärmetauscher (4) hindurchgeführt wird, wobei der ausgekoppelte Teil des Dampf-Gas-Gemisches erwärmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft zum Brenner (1) durch einen zweiten Wärmetauscher (5) geführt wird und durch die Abgase des Brenners (1) nach dem Durchlaufen des ersten Wärmetauschers (4) erwärmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgekoppelte Teil des Dampf-Gas-Gemisches während des Durchlaufens des weiteren Wärmetausches (21) von einer Temperatur von etwa 130°C auf eine Temperatur von 350 bis 400°C erwärmt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Brennkammer (2) erhitzte Abgas während des Hindurchführens durch den weiteren Wärmetauscher (21) und vor dem Eintritt in den ersten Wärmetauscher (4) auf eine Temperatur von etwa 750 °C abgekühlt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dampf-Gas-Gemisch während des Hindurchführens durch den ersten Wärmetauscher (4) von einer Temperatur von etwa 130°C auf eine Temperatur von etwa 500 °C erwärmt wird und das Abgas auf eine Temperatur von etwa 180° C abgekühlt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Brennkammer (2) des Brenners (1) abgeleiteten Abgase nach dem Durchströmen des zweiten Wärmetauschers (5) durch eine Vortrocknungseinrichtung (14) geführt werden, in welcher die zu trocknende Substanz vorgetrocknet wird, wonach die Abgase in die Atmosphäre abgegeben werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zu trocknende Substanz in der Vortrocknungseinrichtung (14) auf etwa 75° C vorerwärmt wird.
EP95810726A 1994-11-24 1995-11-21 Verfahren zum Trocknen einer Substanz, insbesondere von Holzspänen Expired - Lifetime EP0714006B1 (de)

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CH3549/94 1994-11-24
CH354994 1994-11-24

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EP0714006A1 EP0714006A1 (de) 1996-05-29
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EP (1) EP0714006B1 (de)
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