Trockner mit Abgasreinigung mittels thermischer Nachverbrennung

Abstract

 Es wird ein Trockner fur Holzspäne und andere Schüttgüter beschrieben, mit einer Feuerung zur indirekten Beheizung desTrocknungsapparates. Der Trockner arbeitet im Umgas-Betrieb mit hoher Wasserdampfbeladung. Alle Trocknerabgase werden der Feuerung (6) zugeführt und dort thermisch nachverbrannt. Der Trocknungsapparat (1) besteht aus zwei Trocknungsstrecken. Die erste (2) wird mit der Wärme der einströmenden Brüden beheizt. Diese Wärme wird dem Rauchgasstrom in einem Gas- / Gas-Wärmetauscher (7) entzogen und der Brüdenrückführung (10) zugeführt. Die zweite Trocknungsstrecke (4) besteht aus einem Heizregister (5) dessen Wärme den Rauchgasen in einem Erhitzer (8) entzogen wird, der unmittelbar nach der Feuerung (6) angeordnet ist und die Rauchgastemperatur auf ca. 500° bis 600° senkt. Der Gas-/Gas-Wärmetauscher (7) kann hierdurch als einfache Blechkonstruktion ausgeführt werden.
Die Erfindung ermöglicht vergleichsweise eine sicherere Einhaltung der Nachverbrennungstemperatur, den Einsatz von Gas-/ Gas-Wärmetauschern in bewährter und einfacher Blechausführung und eine bessere Wärmenutzung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Trockner mit Abgasreinigung mittels thermischer Nachverbrennung für wasserfeuchte Schüttgüter, wie z. B Holzspäne, Grünfutter oder ähnliche organische Partikel, mit Reinigung der Trocknungsabgase von organischen Schad- und Geruchsstoffen sowie von brennbarem Feinstaub durch thermische Nachverbrennung in der Feuerung des Trockners, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.

[0002] Der Trockner arbeitet in an sich bekannter Weise mit einer Rückbrüdenleitung zur Rückführung eines Teils der Brüden, die aus der Trocknung kommen, zurück zur Eintrittsseite des Trocknungsapparates und weist somit einen Brüdenkreislauf auf. Ein überschüssiger Brüdenanteil, bedingt durch die Verdunstungsleistung des Trockners und etwa dem Brüdenkreislauf von außen zuströmende Luft, wird aus dem Brüdenkreislauf ausgekoppelt. Der Trockner besitzt eine eigene Feuerung, bestehend aus einer Brennkammer mit mindestens einem Brenner zur Verfeuerung von Gas, Öl oder Brennstaub, welcher der ausgekoppelte Brüdenstrom als Sekundärluft zugeführt und dabei auf mindestens ca. 800°C bis 850°C erhitzt wird, damit die darin enthaltenen organischen Schad- und Geruchsstoffe möglichst weitgehend verbrannt werden.

[0003] Die Beheizung des Trockners erfolgt nicht direkt durch Zufuhr der heißen Feuerungsabgase in den Trocknungsapparat, sondern es wird den Feuerungsabgasen in einem Gas-/GasWärmetauscher Wärme entzogen und an den Brüdenkreislauf abgegeben.

[0004] Anschließend ist im Strom der Feuerungsabgase üblicherweise noch ein weiterer Wärmetauscher als Luftvorwärmer für dem Trockner zuströmende Frischluft, wie z. B. Verbrennungsluft, angeordnet, welcher eine weitere Abkühlung der Verbrennungsabgase bewirkt, ehe diese entweder noch einer nachgeschalteten Reinigungsstufe, z.B. zur weiteren Entstaubung, zugeführt oder unmittelbar über einen Abluftkamin ins Freie geleitet werden.

[0005] Es sind bereits derartige Trocknungsanlagen bekannt, so z. B. aus der DE-OS 40 17 806 oder auch aus der Produktbeschreibung "swiss combi news" 1/94 der Fa. W. Kunz dry Tec AG, CH 5606 Dintikon, welche die aus der Trocknung kommenden Brüden der Feuerung zuführen, um organische Stoffe zu verbrennen und anschließend die Feuerungsgase durch einen Wärmetauscher leiten, wo sie den Brüdenkreislauf erwärmen und so dem Trockner die notwendige Wärme für die Verdunstung von im Trocknungsgut enthaltenem Wasser zuführen. Derartige bisher bekannte Anlagen haben allerdings den Nachteil, daß in den Gas-/Gas-Wärmetauscher heizseitig die Feuerungsabgase mit Brennkammertemperatur eintreten. Diese muß jedoch bekanntermaßen, um eine gesicherte thermische Zerstörung der Schad- und Geruchsstoffe zu gewährleisten, mindestens ca. 800°C bis 850°C betragen. Liegt die Brennkammertemperatur niedriger, ist erfahrungsgemäß keine ausreichende thermische Zerstörung der organischen Schad- und Geruchsstoffe mehr gegeben. Zudem würden auch diejenigen Schwelstoffe und Inhaltsstoffe, die aus mitgeführtem Feinstaub in der Brennkammer erst freigesetzt werden, infolge der zu niedrigen Temperatur ebenfalls nicht mehr ausreichend verbrannt. Die Schad- und Geruchsstoffe können bei zu niedrigen Temperaturen in der Brennkammer insgesamt dann sogar zunehmen.

[0006] Bei bisher bekannten derartigen Trockner überträgt allein der Gas-/Gas-Wärmetauscher die gesamte Trocknungswärme vom Feuerungsabgas zum Brüdenkreislauf des Trockners. Wegen der dadurch bedingten hohen heizseitigen Temperaturbeanspruchung ist es nachteiligerweise erforderlich, für den Wärmetauscher massive Konstruktionen unter Verwendung warmfester Stähle und feuerfester Materialien einzusetzen. Deshalb wird er sehr groß und sehr teuer. Weiterhin nachteilig ist, daß infolge der notwendigen massiven Ausführung des Wärmetauschers dessen Wärmespeichermasse sehr hoch ist und somit das Regelungsverhalten des Trockners bei Betriebsschwankungen sehr träge wird. Auch ist nachteilig ist, daß der Gas-/Gas-Wärmetauscher schon wegen seiner notwendigerweise sehr massiven Bauweise und wegen der gegenüber Metallblechen schlechten Wärmeleitfähigkeit der feuerfesten Werkstoffe einen höheren Temperaturabstand von Eintritt Heizseite zu Austritt Kühlseite und von Eintritt Kühlseite zu Austritt Heizseite aufweist, als das bei aus Blechen aufgebauten Tauschern der Fall ist. Zudem ist nachteilig, daß der Gas/Gas-Wärmetauscher, der nicht im Gleichstrom betrieben werden kann, weil sonst zwangsläufig die heizseitige Austrittstemperatur höher als die kühlseitige Austrittstemperatur läge, am kühlseitigen Austritt Temperaturen von höchstens ca. 400°C bis ca. 500°C zuläßt, damit die Temperaturbelastung der Wand zwischen Heizseite und Kühlseite nicht zu deren Beschädigung führt. Das und die schlechte Wärmeübertragung führt nachteiligerweise dazu, daß der Gas-/Gas-Wärmetauscher mit gegenüber Blechkonstruktionen schlechterem Wirkungsgrad arbeitet und infolgedessen eine heizseitig so hohe Austrittstemperatur bedingt, daß, trotz nachgeschalteten Luftvorwärmers für zuströmende Frischluft, die Ablufttemperatur am Kamin noch ca. 180°C beträgt. Abgastemperaturen von 120°C bis 130°C, wie sie von direkt beheizten Trocknern bei gleichen Schüttgütern bekannt sind, werden hier also weit überschritten. Weiterhin nachteilig ist, daß die Brennkammertemperatur, die ja wegen der begrenzten Temperaturbelastbarkeit des Wärmetauschers nicht über dem erforderlichen Minimum von ca. 800°C bis allenfalls ca. 850°C liegen darf, durchaus betriebsbedingt auch Schwankungen nach unten unterliegt und dann zu Zuständen mit verminderter Schadstoffverbrennung führt. Die Ablufttemperatur, die nach dem Frischluftvorwärmer noch ca. 180°C beträgt, kann nachteiligerweise für den Trocknungsprozeß nicht mehr genutzt werden. Deshalb müßte diese Wärme, wenn sie genutzt werden sollte, anderen Verbrauchern zugeführt werden, was bekanntermaßen aufwendig und oft nicht möglich ist. Es sind zwar Anordnungen bekannt, z. B. beschrieben in der Produkt-beschreibung "swiss combi news" 1/94 der Fa. W. Kunz dryTec AG, CH-5606 Dintikon, bei denen die Abgase des Trockners zur direkten Beheizung eines Vortrockners dienen. Dann werden auch deutlich niedrigere Ablufttemperaturen erreicht, jedoch können dann nachteiligerweise die gesamten Brüden aus dem Vortrockner und somit auch die darin enthaltenen, im Vortrockner freigesetzten, Schad- und Geruchsstoffe nicht der Feuerung zugeführt werden, werden also ohne thermische Nachverbrennung über die Abluft abgegeben.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Trockner oben genannter Gattung anzugeben, der es erlaubt, bei mindestens gleichem Wirkungsgrad des Trockners, den Gas/Gas-Wärmetauscher wesentlich einfacher und kostengünstiger zu gestalten, und die Feuerungstemperatur gesichert so hoch zu ermöglichen, daß die in den der Feuerung zugeführten Brüden enthaltenen Schad- und Geruchsstoffe zuverlässig verbrannt werden, wobei alle Brüden der Feuerung zugeführt werden, sowie die Ablufttemperatur des Trockners deutlich niedriger gehalten werden kann, als bei bisher beschriebenen derartigen Systemen.

[0008] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen gattungsgemäße Trockner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0009] Demnach besitzt der Trockner, dessen Trocknungsapparat vorzugsweise als Drehtrommel ausgebildet ist, eine eigene Feuerung zur Erzeugung der erforderlichen Trocknungswärme, deren heiße Abgase aber nicht direkt dem Trocknungsapparat zur Beheizung zugeführt werden. Der Trockner arbeitet in bekannter Weise mit Brüdenrückführung, so daß der Trocknungsapparat und die Rückführung für Brüden zum Trocknereintritt Bestandteile eines Brüdenkreislaufs sind. Dem rückgeführten Teil des aus dem Trocknungsapparat tretenden, bei der Trocknung abgekühlten Brüdenstroms, wird im Brüdenkreislauf, vor dem Wiedereintritt in den Trocknungsapparat, von einem Gas-/Gas-Wärmetauscher, der den Feuerungsabgasen Wärme entzieht, Wärme zugeführt. Derart wieder erwärmt führt der rückgeführte Brüdenstrom als Trocknungsmittel dem Trocknungsapparat Trocknungswärme zu. Aus dem Brüdenkreislauf wird ein Teilstrom, der infolge der im Trocknungsapparat stattfindenden Verdunstung und infolge gegebenenfalls dem Brüdenkreislauf zuströmender Luft überschüssig ist, ausgekoppelt und als Sekundärluft der Feuerung zugeführt damit bei den dortigen Temperaturen in dem ausgekoppelten Teilstrom enthaltene Schad- und Geruchsstoffe verbrennen. Nach dem Gas/Gas-Wärmetauscher ist üblicherweise noch ein Luftvorwärmer im Strom der Feuerungsabgase angeordnet, der diesen, nachdem sie den Gas-/Gas-Wärmetauscher für die Brüdenerwärmung durchlaufen haben, zusätzlich Wärme entzieht und an Frischluft überträgt, die dem Trockner zugeführt wird.

[0010] Im Strom der Feuerungsabgase ist, vor dem Gas-/Gas-Warmetauscher, erfindungsgemäß ein zusätzlicher Wärmeübertrager angeordnet, der heizseitig von den mit Brennkammertemperatur eintretenden Feuerungsgasen durchströmt wird, welche sich dabei abkühlen und der kühlseitig Dampf erzeugt oder ein flüssiges Wärmeträgermedium hoher volumenspezifischer Wärmekapazität erwärmt. Der Trocknungsapparat gliedert sich erfindungsgemäß in eine brüdenbeheizte Trocknungsstrecke in der die eintretenden, vorher im Gas-/Gas-Wärmetauscher erwärmten Brüden unter Abkühlung als Trocknungsmittel dienen und in eine danach angeordnete Trocknungsstrecke, in der, zur zusätzlichen Beheizung des Trocknungsapparates, sich mindestens ein Heizregister befindet, welches unter Wärmeabgabe heizseitig als Heizmittel Dampf kondensiert oder ein flüssiges Wärmeträgermedium hoher volumenspezifischer Wärmekapazität abkühlt, wodurch, zusätzlich zur vorhergegangenen Beheizung durch die Brüden, dem Trocknungsapparat Trocknungswärme zugeführt wird. Der zusätzliche Wärmeübertrager und das im Trocknungsapparat angeordnete Heizregister sind in an sich bekannter Weise miteinander verbunden und bilden so einen Heizmittelkreislauf.

[0011] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung, die ein schematisches Prinzip-Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anlage zeigt, näher beschrieben.

[0012] Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, gliedert sich der Trocknungsapparat 1, hier als Drehtrommel dargestellt, in eine erste, brüdenbeheizte Trocknungsstrecke 2 unmittelbar nach der Naßgutaufgabe 3 und in eine daran anschließende zweite Trocknungsstrecke 4 mit zusätzlicher Beheizung durch Heizregister 5 innerhalb des Trocknungsapparates.

[0013] Es existiert ein Brüdenkreislauf, der den Gas-/Gas-Wärmetauscher 7, den Trocknungsapparat 1 und die Brüdenrückführung 10 beinhaltet.

[0014] Im Strom der Feuerungsabgase, die aus der Brennkammer 6 kommen, ist vor dem Gas-/GasWärmetauscher 7, ein zusätzlicher Wärmeübertrager 8 angeordnet. Dieser wird der heizseitig von den Feuerungsabgasen mit Brennkammertemperatur beaufschlagt, ist aber gegen diese hohen heizseitigen Temperaturen viel unempfindlicher als der Gas-/Gas-Wärmetauscher, weil er kühlseitig mit einem Wärmeträgermedium beschickt wird, welches hohe volumenspezifische Wärmeübertragungskapazität aufweist und deshalb geringere Wandtemperaturen verursacht und wesentlich geringere kühlseitige Strömungsquerschnitte benötigt, als das bei einem Gas-/Gas-Wärmetauscher der Fall ist. Das ermöglicht den Aufbau des Wärmeübertragers aus Stahlrohren. Der zusätzliche Wärmeübertrager 8 ist als Dampferzeuger oder als Thermoöl- bzw Druckwassererhitzer ausgebildet, Komponenten, deren Anordnung unmittelbar hinter Feuerungen seit langem allgemein bekannter und bewährter Stand der Technik ist.

[0015] Von Vorteil ist, wenn der Wirkungsgrad dieses Wärmeübertragers so gewählt wird, daß das Feuerungsabgas beim Austritt aus dem Übertrager Temperaturen von ca. 500°C bis höchstens ca. 600°C aufweist. Damit ist sichergestellt, daß es keine temperaturbedingten Werkstoffprobleme mehr im Gas-/Gas-Wärmetauscher 7 gibt und dieser als einfache und kostengünstige Stahlblechkonstruktion in seit langem bekannter und bewährter Bauart mit geringer Wärmespeichermasse ausgeführt werden kann.

[0016] Gleichzeitig kann die Feuerungstemperatur, da sie nicht mehr durch die thermische Belastbarkeit des Gas-/Gas-Wärmetauschers begrenzt ist, optimal eingestellt werden, so daß eine weitgehende Zerstörung der Schadstoffe besser gewährleistet ist. Feuerungstemperaturen von ca. 900°C bis ca. 950°C sind möglich.

[0017] Die Wärme, welche im Wärmeübertrager 8 dem Feuerungsabgas bei dessen Abkühlung entzogen wird, wird über einen, an sich allgemein bekannten Heizmittelkreislauf 9 zu der Heizregisteranordnung 5 im Trocknungsapparat 1 geführt, die nach der brüdenbeheizten Trocknungsstrecke 2 angeordnet ist, und dort, wo die Brüden keine nennenswerte nutzbare Wärme mehr aufweisen, der Trocknung nutzbar gemacht. Der Heizmittelkreislauf 9 ist dabei für Dampf, Druckwasser oder Thermoöl ausgelegt, wobei in der Zeichnung dessen an sich bekannten Elemente wie z. B. Pumpen, Armaturen, Behälter usw. nicht dargestellt sind.

[0018] Die Heizregisteranordnung 5 ist als Kondensator ausgebildet, falls der zusätzliche Wärmeübertrager 8 ein Dampferzeuger ist und ist als Wärmetauscher ausgebildet, falls der zusätzliche Wärmeübertrager 8 ein Erhitzer für Thermoöl oder Druckwasser ist. Solche Heizregister sind als Beheizungselemente innerhalb der Trocknungsapparate indirekt beheizter Trockner ebenfalls bereits seit langem allgemein bekannt und bewährt. Die Heizregisteranordnung 5 bewirkt eine Zwischenerwärmung des Trockners, wodurch bekanntermaßen die Trocknungsgeschwindigkeit in diesem Bereich gegenüber der reinen Brüdenbeheizung steigt, also die erforderliche Verweilzeit des Guts im Trocknungsapparat sinkt und somit dieser kleiner ausgeführt werden kann. Die Trocknung mit Zwischenerwärmung ermöglicht es bekanntermaßen, verglichen mit der einstufigen Trocknung, sowohl in der brüdenbeheizten ersten Trocknungsstrecke 2 als auch in der zweiten, zusätzlich beheizten Strecke 4, mit niedrigeren Temperaturen zu arbeiten. Das erhöht den Wirkungsgrad des Trockners und mindert zusätzlich die Temperaturbelastung des zusätzlichen Wärmeübertragers und des Gas-/Gas-Wärmetauschers. Für temperaturempfindliche Güter ist hierdurch schonendere Trocknung möglich.

[0019] Vorteilhaft ist es, den Brüdenkreislauf mit einer Möglichkeit für die Zufuhr von Frischluft 11 auszubilden. So kann in der Brüdenrückführung 10 und in der Roh-Abluftleitung 12, die den Brüdenüberschuß aus der Trocknung als Sekundärluft zur Brennkammer leitet, die Gefahr der Kondensatbildung und des Niederschlags dampfflüchtiger, brennbarer Gutsinhaltsstoffe an den Rohrwänden vermindert werden, weil kein reiner Dampf mit Kondensationstemperatur 100°C vorliegt, sondern ein Dampf-/Luftgemisch dessen Taupunkttemperatur unter 100°C liegt. Dadurch wird die Brandgefahr beim An- und Abfahren des Trockners und bei Betriebsstörungen mit Lastausfall gemindert. Weiterhin können betriebsbedingte Schwankungen der Feuerungstemperatur über die Veränderung der Zuführung von Frischluft in den Brüdenkreislauf ausgeglichen werden, weil durch Veränderung dieser Luftzufuhr direkt der Sekundärluftstrom zur Feuerung beeinflußt wird.

[0020] Gegenüber bisher bekannten derartigen Trocknern überträgt bei einem erfindungsgemäßen Trockner der Gas-/Gas-Wärmetauscher 7 nur einen Teil der erforderlichen Trocknungswärme und wird, wegen der bereits vorher erfolgten Abkühlung der Feuerungsgase im zusätzlichen Wärmeübertrager 8, auch mit entsprechend geringerer heizseitiger Temperatur von nur noch ca. 500°C bis ca. 600°C angeströmt, wird aber kühlseitig unverändert vom gesamten Strom des Brüdenkreislaufs durchströmt. Das ermöglicht wesentlich geringere heizseitige Austrittstemperaturen aus dem Gas-/Gas-Wärmetauscher als bei bisher bekannten derartigen Trocknern. Üblicherweise ist nach dem Gas-/Gas-Wärmetauscher im Strom der Feuerungsabgase ein Luftvorwärmer 13 angeordnet, welcher die über die Frischluftzufuhr 14 eintretende Luft für Verbrennungsluft 15 und Frischluft 11 in den Brüdenkreislauf erwärmt. Nach diesem Luftvorwärmer 13 gelangt die Abluft mit Temperaturen von nur ca. 150°C, bei gleichzeitiger Feuerungstemperatur von ca. 900°C zum Abluftkamin 16.

[0021] Erfindungsgemäß wird somit ermöglicht, gegenüber bisher bekannten derartigen Trocknern, bei erheblicher Verbesserung der Wärmeausnutzung und gleichzeitig bei höheren Feuerungstemperaturen, die Schad- und Geruchsstoffe in der Abluft von feuerungsbeheizten Trocknern zu zerstören, wobei zudem die Betriebssicherheit und die Standzeit der Anlage steigt.

Bezugszeichenliste

[0022] 

1.

Trocknungsapparat

2.

brüdenbeheizte Trocknungsstrecke

3.

Naßgutaufgabe

4.

zusätzlich beheizte Trocknungsstrecke

5.

Heizregisteranordnung

6.

Brennkammer

7.

Gas-/Gas-Wärmetauscher

8.

zusätzlicher Wärmeübertrager

9.

Heizmittelkreislauf

10.

Brüdenrückführung

11.

Frischluftzufuhr zum Brüdenkreislauf

12.

Roh-Abluftleitung zur Brennkammer

13.

Luftvorwärmer

14.

Frischluftzufuhr zum Trockner insgesamt

15.

Verbrennungsluft zur Feuerung

16.

Abluftkamin

17.

Brennstoffzufuhr für Gas, Öl und/oder Brennstaub

18.

Trockengutaustrag

19.

Feingutabscheider

20.

Brüdenventilator

Ansprüche

1. Trockner mit Abgasreinigung mittels thermischer Nachverbrennung für Schüttgüter wie z B. Holzspäne, mit

- einem Trocknungsapparat,

- einer Feuerung zur indirekten Beheizung des Trocknungsapparates,

- im Feuerungsabgas-Strom mindestens einem Gas-/Gas-Wärmetauscher für die Brüdenerwärmung und einem Luftvorwärmer,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zusätzlicher Heizmittelkreislauf (9) vorgesehen ist, bestehend aus einem im Feuerungsabgas-Strom, vor dem Gas-/Gas-Wärmetauscher (7) angeordneten Erhitzer (8) und einem im Trocknungsapparat (1) angeordneten Heizregister (5).

2. Trockner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsapparat (1) in eine brüdenbeheizte Trocknungsstrecke (2) und eine danach angeordnete, zusätzlich durch das Heizregister (5) beheizte Trocknungsstrecke (4) gegliedert ist.

3. Trockner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur beim Austritt aus dem Erhitzer (8) ca. 500°C bis max. ca. 600°C beträgt.

4. Trockner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzer (8) im Heizmittelkreislauf (9) ein Wärmetauscher ist und das Heizregister (5) innerhalb des Trocknungsapparates (1) ein Wärmetauscher ist.

5. Trockner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzer (8) im Heizmittelkreislauf (9) ein Dampferzeuger ist und das Heizregister (5) innerhalb des Trocknungsapparates (1) ein Kondensator ist.

6. Trockner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Brüdenkreislauf (10) angewärmte Frischluft (11) zugeführt wird.

7. Trockner nach Anspruchen 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsapparat (1) eine Drehtrommel ist, der ein Vortrockner, insbesondere ein Stromrohrtrockner, im Brüdenkreislauf vorgeschaltet ist.

8. Trockner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsapparat (1) aus einem feststehenden Gehäuse mit einem darin rotierenden Heizregister (5) besteht, dem ein Vortrockner, insbesondere ein Stromrohrtrockner, im Brüdenkreislauf vorgeschaltet ist.

Zeichnung