Dächerschachttrockner zur Trocknung von Schüttgut

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dächerschachttrockner zur Trocknung von Schüttgut, umfassend übereinander angeordnete Trocknersektionen 2, die eine horizontale Luftkanalanordnung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zur Luftkanalanordnung parallelen Seitenwände der Trocknersektionen 2, um einen Winkel θ geneigt sind, der definiert ist durch 5° < θ ≤ 45°.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dächerschachttrockner zur Trocknung von rieselfähigem Schüttgut.

[0002] Zu Schüttgut im Sinne der vorliegenden Erfindung gehören beispielsweise Getreide, Hülsenfrüchte, Reis und Grundstoffe der chemischen Industrie.

[0003] Dächerschachttrockner sind nach dem Baukastenprinzip aus einzelnen Trocknersektionen aufgebaut, die übereinander angeordnet sind. In einer Trocknersektion sind üblicherweise vier horizontale Luftkanalreihen untergebracht. Jede horizontale Luftkanalreihe, die auch als Dachreihe bezeichnet wird, kann bis zu sechzehn vollständige Luftkanäle umfassen. Da die Luftkanäle häufig einen dachförmigen Querschnitt besitzen, werden sie auch als Dächer und ihre Anordnung als Dachreihe bezeichnet.

[0004] Im Stand der Technik besteht in Bezug auf Dächerschachttrockner das Problem, dass bei der Verwendung der Vorrichtung die Partikelbahnen einiger Getreidepartien nur an heißen Zuluftkanälen entlang führen und dadurch übertrocknet werden und andere nur an kalten Abluftkanälen, wo die Luft schon recht kühl und feucht ist. Diese Getreidepartien werden untertrocknet. Die unterschiedlichen Trocknungsbedingungen führen zwangsläufig zu ungleichmäßiger Trocknung. Ein erheblicher Anteil der Nachernteverluste ist direkt oder indirekt auf Unter- bzw. Übertrocknung zurückzuführen.

[0005] Will man die Gleichmäßigkeit der Trocknung von Schüttgut in einem Dächerschachttrockner bewerten, so ist die Gutfeuchteverteilung das wichtigste Kriterium. Wie die Untersuchungen von Trocknungsvorgängen mit Vorrichtungen des Standes der Technik sowohl im Technikumsmaßstab als auch im großtechnischen Maßstab ergaben, liegt die Schwankungsbreite der Gutfeuchte am Trockneraustrag in der gleichen Größenordnung wie die absolute Feuchtedifferenz zwischen Eintrag und Austrag, also vor und nach der Trocknung. Diese Feuchteschwankungen traten selbst unter konstanten Versuchsbedingungen im stationären Betrieb auf, bei denen alle Einflussparameter - einschließlich der Frischgutfeuchte am Eintrag - konstant gehalten wurden. Die Hauptursache dieser erheblichen Gutfeuchteschwankungen ist in der Art der Luftkanalanordnung und damit der Luftführung begründet.

[0006] Um gleiche Strömungsquerschnitte beim Lufteintritt auf der Zuluft- und beim Luftaustritt auf der Abluftseite zu gewährleisten und eine gleichmäßige Luftdurchströmung des Trockners zu erzielen, sollte die Anzahl der Zuluftkanäle gleich der Anzahl der Abluftkanäle sein. Um diese Bedingung unter Beibehaltung der versetzten Anordnung zu erfüllen, ist es notwendig, dass in jeder zweiten Luftkanalreihe anstelle eines vollständigen Luftkanals zwei nicht-vollständige Kanäle an den Seitenwänden installiert werden. Wie durch experimentelle Verweilzeitanalyse, Messungen zur Partikelgeschwindigkeitsverteilung und DEM-Simulationen (DEM - Diskrete Elemente Methode) nachgewiesen werden konnte, stellen diese nicht-vollständigen Luftkanäle für die Partikelbewegung jedoch enorme Strömungshindernisse dar.

[0007] Die DEM-Analyse der Partikelbahnen hat zudem ergeben, dass sich unterhalb der nicht-vollständigen Luftkanäle Totzonen herausbilden, in denen es zu einer extremen Verlängerung der Partikelverweilzeit kommt. Eine verlängerte Verweilzeit ist gleichbedeutend mit einer Verlängerung der Trocknungsdauer. Hierdurch kommt es zur Übertrocknung von Getreidepartien, die sich in wandnahen Bereichen durch den Trockner bewegen. Da die nicht-vollständigen Luftkanäle zur Vermeidung von Untertrocknung üblicherweise auf der Zuluftseite installiert sind, kann diese Anordnung unter Umständen zu Überhitzungen und ggf. zu Trocknerbränden führen.

[0008] Die Gleichmäßigkeit der Trocknung in einem Dächerschachttrockner wird maßgebend durch die Anzahl, die Geometrie, die Anordnung sowie die Zuordnung der Luftkanäle für Zuluft und Abluft bestimmt.

[0009] Weltweit wird von der Mehrzahl der Trocknerhersteller die klassische horizontale Luftkanalanordnung eingesetzt. Bei dieser Anordnung sind Luftkanäle gleicher Zuordnung (Zuluft, Abluft) in horizontalen Luftkanalreihen abwechselnd übereinander und versetzt angeordnet. Infolge der versetzten Anordnung entstehen auch vertikale Dachreihen gleicher Zuordnung. Das heißt, über der Trocknerbreite liegen vertikale Zuluft- und Abluftkanalreihen nebeneinander. Da die Schüttgutbewegung allein auf der Wirkung der Schwerkraft beruht, folgen die Partikel überwiegend vertikalen Partikelbahnen durch den Trockner. Dadurch führen die Partikelbahnen einiger Getreidepartien nur an heißen Zuluftkanälen entlang, wodurch diese übertrocknet werden. Andere verlaufen nur an kalten Abluftkanälen, wo die Luft schon recht kühl und feucht ist. Diese Getreidepartien werden untertrocknet.

[0010] Die DE 10 2007 028 781 A1 beschreibt einen Dächerschachttrockner mit spezieller diagonaler Anordnung der Zu- und Abluftkanäle. Im Unterschied zur traditionellen horizontalen Luftkanalanordnung, bei der in einer Trocknersektion horizontale Luftkanalreihen für Zuluft und Abluft von oben nach unten nacheinander wechseln, erfolgt dieser Wechsel nach diesem Verfahren in diagonaler Richtung.

[0011] Da die Schüttgutbewegung in einem Schachttrockner allein auf der Wirkung der Schwerkraft beruht, folgen die Partikel überwiegend vertikalen Partikelbahnen durch den Trockner. Aufgrund der speziellen diagonalen Anordnung verlaufen diese nahezu vertikalen Partikelbahnen abwechselnd an heißen Zuluft- und relativ kalten Abluftkanälen entlang, wo die Luft schon recht kühl und feucht ist. Dieser Effekt führt zu einer deutlich gleichmäßigeren Trocknung im Vergleich zur traditionellen, horizontalen Luftkanalanordnung.

[0012] Trotz homogenerer Feuchteverteilung hat die diagonale Anordnung den Nachteil einer schlechteren Durchströmung der Schüttung im Vergleich zur horizontalen Luftkanalanordnung. Durch die diagonale und gleichzeitig versetzte Anordnung der Luftkanäle bilden sich Totzonen in der Getreideschüttung, die nicht oder kaum von der Trocknungsluft durchströmt werden. Bei gleichem Luftmassenstrom und gleicher Anzahl von Luftkanälen ist die mittlere Strömungsgeschwindigkeit bei der diagonalen Anordnung außerdem um mindestens 1/3 höher als bei horizontaler Luftkanalanordnung, wodurch der Nutzungsgrad des Trocknungspotenzials der Luft geringer ausfällt. Beide Effekte verringern die Trocknungsleistung.

[0013] Die DE 103 57 410 A1 offenbart einen Dächerschachttrockner mit horizontaler Luftkanalanordnung, der nach dem Prinzip des Kreuzgegenstroms arbeitet. Während das Gut von oben nach unten den Trockner durchläuft, wird die Trocknungsluft von unten nach oben wechselseitig in verschiedenen Höhen in verschiedenen Richtungen durch den Trocknerschacht geführt. Bei jedem Richtungswechsel erfolgt eine Zwischenaufheizung der Luft. Dies ermöglicht die Einstellung eines gewünschten Temperaturprofils über der Trocknerhöhe und damit eine Anpassung an die produkt-und feuchteabhängigen, maximal zulässigen Guttemperaturen. Das Verfahren begünstigt eine produktschonende Trocknung.

[0014] In der DE 100 29 570 A1 wird ein Wärmeaustauscher zur Kühlung sowie auch zur Erwärmung von rieselfähigen Feststoffen beschrieben. Der Wärmeüberträger besteht aus einem Korpus, in dessen Innerem quer zur Förderrichtung des rieselfähigen Feststoffs röhrenförmige Wärmeübertragungselemente eingebaut sind. Die Wärmeübertragungselemente besitzen einen gleichschenkligen oder gleichseitigen Dreiecksquerschnitt. Durch die Wärmeübertragungselemente wird ein Heiz- bzw. Kühlmittelstrom geführt und somit eine indirekte Wärmeübertragung realisiert.

[0015] Die US 7 188 436 B2 beschreibt einen zylindrischen, vertikal ausgerichteten und kontinuierlich arbeitenden Schwerkraft-Strömungsapparat zum Beheizen und/oder Trocknen von rieselfähigen Feststoffen, mit einem Einlass auf der Oberseite und einem Austritt an der Unterseite. Die Fließzone des zu behandelnden Materials befindet sich zwischen einem inneren und einem äußeren Gehäuse, welche perforiert sind, um heiße Luft durch die Schüttschicht zu leiten. Beide Gehäuse bestehen aus abwechselnd geneigten zylindrischen Abschnitten.

[0016] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Die Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Dächerschachttrockner zur Verfügung zu stellen, mit dem gleichmäßige Trocknungsbedingungen und damit gleichförmige oder wenigstens vergleichbare Trocknungsgeschichten für Schüttgutpartikel unterschiedlicher Trajektorien erzielt werden.

[0017] Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe "vollständiger" und "nicht-vollständiger" Luftkanal verwendet. Die vollständigen Luftkanäle besitzen hierbei den maximalen Querschnitt, der durch die gewählte Form des Luftkanals, beispielsweise ein gleichschenkliges Dreieck, definiert wird. Nicht-vollständige Luftkanäle besitzen einen Querschnitt, der gegenüber dem der vollständigen Luftkanäle durch Schneiden der Grundfläche verkleinert ist.

[0018] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch die Bereitstellung eines Dächerschachttrockners zur Trocknung von Schüttgut gelöst, welcher übereinander angeordnete Trocknersektionen umfasst, die eine horizontale Luftkanalanordnung aufweisen, wobei die beiden zur Luftkanalanordnung parallelen Seitenwände der Trocknersektionen um einen Winkel θ geneigt sind, der definiert ist durch 5° < θ ≤ 45°.

[0019] In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Dächerschachttrockners umfasst die horizontale Luftkanalanordnung mehrere übereinander angeordnete horizontale Luftkanalreihen, wobei die Luftkanalreihen derart angeordnet sind, dass die Mittelpunkte der Luftkanäle in den jeweiligen Luftkanalreihen von einer Diagonalen durchlaufen werden, welche dem Neigungswinkel θ entspricht.

[0020] Besonders bevorzugt ist ein Dächerschachttrockner, bei welchem der Winkel θ von 20° bis 35° beträgt.

[0021] Insbesondere bevorzugt ist ein Dächerschachttrockner, bei welchem der Winkel θ 25° beträgt.

[0022] Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dächerschachttrockners zeichnet sich dadurch aus, dass jede Trocknersektion mit einer geraden Anzahl von horizontalen Luftkanalreihen versehen ist. Erfindungsgemäß vorteilhaft ist ein Dächerschachttrockner, bei welchem jede Trocknersektion mit einer ungeraden Anzahl von horizontalen Luftkanalreihen versehen ist. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dächerschachttrockners, bei welcher jede Trocknersektion mit drei horizontalen Luftkanalreihen versehen ist.

[0023] Insbesondere bevorzugt ist eine Ausführungsform des Dächerschachttrockners, bei welcher die Luftkanalanordnung eine Produktstromteilung an der Schnittstelle zwischen zwei übereinander liegenden Trocknersektionen bewirkt.

[0024] Besonders vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Dächerschachttrockner, bei welchem durch die gewählte Luftkanalanordnung nach jeder Trocknersektion eine Produktstromteilung erfolgt.

[0025] Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei welcher die Anzahl der vollständigen Zuluftkanäle in einer horizontalen Luftkanalreihe gleich der Anzahl der vollständigen Abluftkanäle in einer horizontalen Luftkanalreihe ist.

[0026] Vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Dächerschachttrockner, bei welchem die Trocknersektionen ausschließlich mit vollständigen Luftkanälen bestückt sind.

[0027] Insbesondere vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Dächerschachttrockner bei welchem die Trocknersektionen nicht-vollständige Luftkanäle umfassen, welche an der Seitenwand der Trocknersektion angeordnet sind, unter der die Schüttung entlang fließt. Diese Ausführungsform wird dann vorteilhaft sein, wenn aufgrund des angestrebten Trockenergebnisses auf eine Trocknung der Getreidesträhnen im Wandbereich nicht verzichtet werden soll. Der Dächerschachttrockner weist dann erfindungsgemäß nicht-vollständige Luftkanäle an einer der beiden Seitenwände der Trocknersektion auf. Diese nicht-vollständigen Luftkanäle befinden sich erfindungsgemäß an der Seitenwand der Trocknersektion, die aufgrund ihrer Neigung den Schüttgutstrom nicht oder nur geringfügig beeinflusst. Somit befinden sich, sofern vorhanden, die nicht-vollständigen Luftkanäle an der Seitenwand der Trocknersektion, unter der die Schüttung entlang fließt.

[0028] Die vorliegende Erfindung wird anhand des nachfolgenden Beispiels näher erläutert.

[0029] Fig. 1 zeigt das Schema zweier Trocknersektionen 2 einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dächerschachttrockners. Gezeigt werden jeweils drei horizontale Luftkanalreihen pro Trocknersektion, wobei in jeder Luftkanalreihe sechs vollständige Luftkanäle gezeigt sind. Dargestellt ist der Winkel θ, um den die Seitenwände der Trocknersektionen geneigt sind. Weiterhin gezeigt ist der Winkel θ als Neigungswinkel der Luftkanal-Diagonalen. Ergänzt wird die Figur durch die schematisch dargestellte Produktstromteilung 5.

[0030] In der beispielhaft gezeigten Ausführungsform sind die Seitenwände des Trockners um einen Winkel θ geneigt und der Winkel θ ist definiert durch 5° < θ ≤ 45°, wodurch die horizontale, versetzte Anordnung beibehalten werden kann.

[0031] Die Anordnung der Luftkanäle erfolgt also derart, dass die Mittelpunkte der Luftkanäle in den horizontalen Luftkanalreihen von einer Diagonalen durchlaufen werden, welche dem Winkel θ im Bereich von 5° < θ ≤ 45° entspricht. Je Trocknersektion 2 erfolgen ein Wechsel in der Richtung der Neigung der Seitenwände und eine Produktstromteilung 5. Dadurch ändert sich die Bewegungsrichtung der Partikel von Sektion zu Sektion, so dass das Schüttgut zickzackförmig durch den Trockner bewegt wird. Die Partikelbahnen verlaufen parallel zu den diagonalen Luftkanalreihen, wodurch es zu einer abwechselnden Umströmung von heißen Zuluft- 3 bzw. kalten Abluftkanälen 4 kommt. Die abwechselnde Umströmung von Zuluft- 3 und Abluftkanälen 4 sowie die Produktstromteilung 5 führen zu einer Vergleichmäßigung der Trocknung.

[0032] In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jede Trocknersektion 2 mit einer ungeraden Anzahl von horizontalen Luftkanalreihen bestückt, wie es auch in der Fig. 1 gezeigt ist. Dadurch entstehen tatsächlich baugleiche Trocknersektionen 2. Ein mögliches Verdrehen um 180°, z. B. bei der Montage, zieht keine negativen Konsequenzen bezüglich der Zuordnung der Luftkanäle und einer verschlechterten Luftdurchströmung nach sich.

[0033] In der vorliegenden Anmeldung werden die Luftkanäle des erfindungsgemäßen Dächerschachttrockners in der Fig. 1 in Form eines gleichschenkligen Dreiecks gezeigt. Hierbei handelt es sich um eine beispielhaft gezeigte Ausführungsform und die Erfindung ist auch mit Luftkanälen ausführbar, deren Querschnitt von einem gleichschenkligen Dreieck abweicht. Erfindungsgemäß wird die Form der Luftkanäle strömungsgünstig bezüglich der Partikelbewegung und Luftströmung gestaltet.

[0034] Analog zur diagonalen Luftkanalanordnung wird durch die Erfindung ein steter Wechsel der Umströmung von Zuluft-und Abluftkanälen erzielt, wobei Totzonen der Luftdurchströmung vermieden werden. Die zusätzlichen Produktstromteilungen nach jeder Trocknersektion erhöhen die Gleichmäßigkeit der Trocknung und gewährleisten eine schonende Produktbehandlung.

[0035] Die mehrstufige Produktstromteilung multipliziert diesen Effekt. Insbesondere vorteilhaft ist, dass die Produktstromteilung aufgrund der erfindungsgemäßen Luftkanalanordnung nach jeder Trocknersektion ohne zusätzlichen technischen Aufwand realisiert wird.

Bezugszeichenliste

[0036] 

2 -

Trocknersektion

3 -

Luftkanal Zuluft

4 -

Luftkanal Abluft

5 -

Produktstromteilung

Ansprüche

1. Dächerschachttrockner zur Trocknung von Schüttgut, umfassend übereinander angeordnete Trocknersektionen (2), die eine horizontale Luftkanalanordnung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zur Luftkanalanordnung parallelen Seitenwände der Trocknersektionen (2), um einen Winkel θ geneigt sind, der definiert ist durch 5° < θ ≤ 45°.

2. Dächerschachttrockner, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Luftkanalanordnung mehrere übereinander angeordnete horizontale Luftkanalreihen umfasst, wobei die Luftkanalreihen derart angeordnet sind, dass die Mittelpunkte der Luftkanäle in den jeweiligen Luftkanalreihen von einer Diagonalen durchlaufen werden, welche dem Neigungswinkel θ entspricht.

3. Dächerschachttrockner, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel θ von 20° bis 35° beträgt.

4. Dächerschachttrockner, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel θ 25° beträgt.

5. Dächerschachttrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Trocknersektion (2) mit einer geraden Anzahl von horizontalen Luftkanalreihen versehen ist.

6. Dächerschachttrockner, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Trocknersektion (2) mit einer ungeraden Anzahl von horizontalen Luftkanalreihen versehen ist.

7. Dächerschachttrockner, nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Trocknersektion (2) mit drei horizontalen Luftkanalreihen versehen ist.

8. Dächerschachttrockner, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkanalanordnung eine Produktstromteilung (5) an der Schnittstelle zwischen zwei übereinander liegenden Trocknersektionen (2) bewirkt.

9. Dächerschachttrockner, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die gewählte Luftkanalanordnung nach jeder Trocknersektion (2) eine Produktstromteilung (5) erfolgt.

10. Dächerschachttrockner, nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der vollständigen Zuluftkanäle (3) in einer horizontalen Luftkanalreihe gleich der Anzahl der vollständigen Abluftkanäle (4) in einer horizontalen Luftkanalreihe ist.

11. Dächerschachttrockner, nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknersektionen (2) ausschließlich mit vollständigen Luftkanälen bestückt sind.

12. Dächerschachttrockner, nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknersektionen (2) nicht-vollständige Luftkanäle umfassen, welche an der Seitenwand der Trocknersektion (2) angeordnet sind, unter der die Schüttung entlang fließt.

Zeichnung