DE10352106B4

DE10352106B4 - Verfahren zur Steuerung des Gasdurchsatzes durch Schüttgüter

Info

Publication number: DE10352106B4
Application number: DE10352106.2A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2016-12-15
Anticipated expiration: 2023-11-05
Also published as: ITMI20042094A1; DE10352106A1; JP2005140497A; US6951065B2; JP4546215B2; US20050091872A1

Abstract

Verfahren zum Erwärmen von Schüttgütern oder Kunststoffgranulaten, in Trocknungsvorrichtungen oder Trocknungstrichtern (1), die von erwärmten Gasen oder Luft durchströmt werden und die als Abluft den Trocknungstrichter (1) wieder verlassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Luftdurchsatzes durch die Trocknungsvorrichtung (1) in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen der Abluft und dem zu erwärmenden Schüttgut geregelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Gasmenge, die durch Schüttgut-Trocknungstrichter strömt, um das Schüttgut zu erwärmen und zu trocknen. Die Regelung soll eine minimale Gasmenge ermöglichen die zur Erwärmung des Schüttgutes auf die gewünschte Endtemperatur und dessen Trocknung gerade noch ausreicht um somit einen optimal niedrigen Energieverbrauch zu garantieren. Insbesondere bei einer Erwärmung und Trocknung von Schüttgütern in Trocknungstrichtern, bei denen das Schüttgut unten mit einer bestimmten Temperatur kontinuierlich entnommen und das zu trocknende oben in den Trichter chargenweise zugeführt wird ist es schwierig die den hierfür optimal nötigen Gasdurchsatz zu wählen. Daher wird üblicherweise ein viel zu großer Gasdurchsatz gewählt nur um sicherzustellen dass das gesamte Schüttgut auf die gewünschte Endtemperatur auch erwärmt wird. Dies bedeutet große Energieverluste.
Zusätzliche Energieverluste entstehen bei zu groß gewählter Gasmenge wenn diese im Kreislauf durch einen Trockner zur Entfernung der Feuchtigkeit geführt und anschließend auf Trocknungstemperatur wieder aufgeheizt dem Trocknungstrichter zugeführt wird. Kältetrockner und Adsorptionstrockner arbeiten nämlich nur dann wirtschaftlich und liefern nur dann einen niedrigen Taupunkt der getrockneten Luft, wenn die zu trocknende Abluft eine hinreichend niedrige Temperatur hat. Um dies gerade auch bei schwankenden Betriebszustände zu erreichen und eine niedrige Temperatur der Abluft zu garantieren, werden daher in der Abluftleitung Kühler angeordnet. Dies bedeutet einen hohen Aufwand an Installationskosten und einen laufenden Energieverlust der durch die Kühlung der Abluft und deren Wiedererwärmung eintritt. Die Erfindung soll sicherstellen, dass die Abluft immer mit einer optimal niedrigen Temperatur zum Adsorptionstrockner gelangt, ohne dass eine Kühlung der Abluft notwendig ist.
Ein ähnliches Verfahren wurde bereits in der deutschen Patentschrift DE 31 31 471 C2 und dem US Patent US 4 413 426 A beschrieben. Hierbei wird die Menge des Luftdurchsatzes durch den Schüttguttrichter bei steigender Ablufttemperatur herabgesetzt und bei sinkender Ablufttemperatur erhöht. Diese Regelung soll bewirken, dass die Ablufttemperatur gemäß Anspruch 5 dieses Patents knapp oberhalb der Raumtemperatur bleibt. Leider stellte sich heraus, dass dieses Verfahren unter vielen Betriebsbedingungen nicht funktioniert. Wenn nämlich das zu trocknende Schüttgut beim Einfüllen in den Trocknungstrichter eine Temperatur hat, die über der Raumtemperatur liegt, was bei einem Abfallen der Raumtemperatur leicht geschehen kann, oder wenn warmes Schüttgut getrocknet werden soll, dann würde gemäß dem Patent DE 31 31 471 C2 die Trockenluftmenge herabgesetzt werden und damit nicht mehr ausreichen, um das Schüttgut zu trocknen. Ebenso kann es geschehen, dass das in den Trocknungstrichter geförderte Schüttgut eine Temperatur hat, die wesentlich unter der Raumtemperatur liegt, z. B. wenn das Schüttgut im Winter einem im Freien stehenden Silo entnommen wird. In diesem Fall wäre die Trockenluftmenge unnötig hoch. Die Trocknung würde zwar erfolgreich ablaufen, wäre aber mit einem unnötig hohen Energieverbrauch verbunden.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass eine optimale Steuerung der Trockenluftmenge nur dann erfolgt, wenn man sie in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz steuert, nämlich der Differenz zwischen der den Trocknungstrichter verlassenden Abluft und der Temperatur des Schüttguts, das oben in den Trocknungstrichter gefüllt wird. Wenn man diese Temperaturdifferenz durch Steuerung der Trockenluftmenge sehr klein hält, nämlich nur einige wenige Grad C in der Art, dass die Ablufttemperatur wärmer ist als das zu trocknende Schüttgut, dann erhält man die niedrigste Ablufttemperatur bei der noch eine einwandfreie Erwärmung und Trocknung des Schüttguts gewährleistet ist bei einem optimal niedrigem Energieverbrauch. Wird außerdem die Abluft zur Beseitigung ihrer Feuchte im Kreislauf durch einen Trockner geleitet so bewirkt diese niedrige Rücklufttemperatur der Abluft gerade bei einem Kälte- oder Adsorptionstrockner einen guten Taupunkt der Trockenluft bei optimal niedrigem Energieverbrauch.
Zur Ermittlung der Temperaturdifferenz wird ein Temperaturfühler in der Abluftleitung, die den Trocknungstrichter verlässt, vorgesehen, und ein zweiter Temperaturfühler in dem Schüttgut, welches in den Trichter gefördert werden soll, z. B. in dem Trichter des Fördergeräts, der typischerweise oben auf dem Schüttguttrichter angebracht ist, in einem Vorratsbehälter des Schüttgutes oder in einem Vorratssilo, aus denen Schüttgut zum Trichter gefördert wird. Ein Steuergerät ermittelt die Temperaturdifferenz dieser beiden Messfühler und regelt die Durchflussmenge der Trockenluft durch den Schüttgut-Trichter. Dies kann in bekannter Weise durch Änderung der Drehzahl des Trockenluft-Gebläses, durch eine Drossel in der Zu- oder Rückleitung der Trockenluft oder durch eine Drossel in einer besonderen Leitung geschehen, die parallel zum Trockenluftgebläse angeordnet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Anordnung eines zweiten Temperaturfühlers zur Messung des zu trocknenden Schüttguts vermieden werden. Hierbei liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Temperatur der Abluft stark schwankt. Immer dann, wenn die Entnahme von erwärmten Schüttgut am Boden des Schüttguttrichters durch ein chargenweises Beschickung von zu erwärmendem Schüttgut oben im Schüttguttrichter ersetzt wird, fällt die Temperatur der Abluft für eine kurze Zeit stark ab, nämlich praktisch auf die Temperatur des eingegebenen Schüttguts. Dann wird das Schüttgut langsam erwärmt bis die maximale Ablufttemperatur direkt vor der Zugabe der nächsten Schüttgutcharge wieder erreicht wird wie in 1 dargestellt. Ein Auswertegerät der Ablufttemperatur kann laufend diesen Unterschied der Ablufttemperaturen direkt vor der Eingabe von zu trocknendem Schüttgut und direkt nach der Eingabe ermitteln und als Steuergröße für die Trocknungsluft-Durchflussmenge benutzen. Optimal wird hierbei das Temperaturmaximum vor der Zuführung mit dem Temperaturminimum nach dem Zuführen von Schüttgut miteinander verglichen.
Die Erfindung wird angewandt zur Erwärmung und Trocknung von beliebigen Schüttgutern, insbesondere von hygroskopischen Kunststoff-Granulaten. Bei diesen werden die zu trocknenden Granulate oben in einen Trocknungstrichter in kleinen Chargen von z. B. 2–10 kg eingefüllt immer dann, wenn der Schüttgut-Kegel im Inneren des Trocknungstrichters auf eine minimale Höhe gefallen ist. Das getrocknete Schüttgut wird relativ gleichmäßig am unteren Ende des Schüttgut-Trichters entnommen und z. B. zu Verarbeitungsmaschinen wie Extrudern oder Spritzgussmaschinen gefördert.
Die Erfindung ist geeignet für die Kombination von Schüttgut-Trichtern mit Trocknern beliebiger Bauart wie Kälte-, Pressluft- oder Adsorptionstrockner. Adsorptionstrockner beinhalten typischerweise, wie z. B. in dem deutschen Patent DE 31 31 471 C2 beschrieben, eine oder mehrere mit einem Adsorptionsmittel gefüllte Kammern, die zyklisch von der Abluft durchströmt werden, um die Abluft zu trocknen und anschließend von einer Regenerationsluft, meistens hoch erwärmte Raumluft, um das Adsorptionsmittel wieder zu trocknen. Es kann sich aber auch um so genannte Rotationstrockner, wie in 3 beschrieben, handeln, bei denen das Adsorptionsmittel auf einem wabenförmigen Trägermaterial angeordnet ist und zyklisch mittels eines Rotors durch eine Trockenluftzone und eine Regenerationszone geführt werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Zeichnungen
1 zeigt den Temperaturverlauf der Abluft über die Zeit.
2 zeigt einen Schüttgut-Trichter (1), einen Trockner (2) und eine Verarbeitungsmaschine (3).
3 zeigt einen Schüttgut-Trichter (1), einen Rotationstrockner (27) und eine Verarbeitungsmaschine (3).
Equivalente Teile sind mit gleichen Nummern versehen.
1 zeigt den Temperaturverlauf der Abluft über die Zeit. Zu den Zeitpunkten 1, 2 und 3 wurde jeweils eine Charge Schüttgut in den oberen Teil des Schüttguttrichters eingegeben. Die Temperatur der Rückluft fällt daraufhin auf ein Minimum welches praktisch der Temperatur des eingefüllten Schüttgutes entspricht und steigt entsprechend seiner langsamen Erwärmung auf ein Maximum wenn wiederum Schüttgut zugeführt wird.
2 zeigt einen Trockner, der einen Adsorptions-Kammertrocken oder einen Kältetrockner (2) darstellt. Der Schüttgut-Trichter (1) hat oben ein Fördergerät (4), das zu trocknendes Schüttgut aus dem Vorratsbehälter (5) ansaugt und immer dann in den Schüttgut-Trichter fallen lässt, wenn die Füllstandssonde (6) dies fordert. Getrocknetes Schüttgut verlässt den Schüttgut-Trichter über die Leitung (7) auf dem Weg zur Verarbeitungsmaschine (3).
Die Abluft verlässt den Schüttgut-Trichter durch die Leitung (8), angesaugt durch das Trockenluft-Gebläse (9), durch den Filter (10) und den Kühler (11) und den Trockner (2). Als Trockenluft strömt sie nunmehr durch die Leitung (12) durch die Heizung (13), wo sie auf die Trocknungstemperatur, typischerweise 60–200 Grad C erwärmt und in den unteren Bereich des Trocknungstrichters (1) geleitet wird. Die Trocknungsluft durchströmt nunmehr von unten nach oben das langsam absinkende Schüttgut, erwärmt und trocknet dieses und verlässt dann als relativ kühle Abluft den Trocknungstrichter durch die Leitung (8).
Der Temperaturfühler (14) befindet sich kurz hinter dem Trocknungstrichter in der Abluftleitung (8) zur Messung der Ablufttemperatur. Ein zweiter Temperaturfühler (15) befindet sich in dem Fördergerät (4) – oder alternativ als (15a) sich in dem Vorratsbehälter (5) – zur Messung der Granulattemperatur. Beide Temperaturfühler sind über die Steuerleitungen (21, 21a) und (22) mit dem Steuergerät (23) verbunden, das alternativ eine Drosselklappe (24), die sich in der Abluftleitung (8) befindet, steuert oder die Drehzahl des Trockenluftgebläses (9),
Gemäß 3 saugt das Gebläse (9) durch die Leitung (8) Abluft an und bläst diese über die Leitung (25) durch das Segment (26) des langsam rotierenden Rotors (27), in dem die Abluft getrocknet wird. Ein Regenerationsgebläse (28) drückt Raumluft durch die Heizung (29) und durch das Segment (30) des Rotors (27), in dem die Regeneration stattfindet. Die feuchte Regenerationsluft. verlässt den Rotor durch die Leitung (31). Die Temperatur der Abluft wird durch den Temperaturfühler (32) gemessen und dessen Signal durch das Steuergerät (23) zur Steuerung des Gebläses (9) benutzt.
In vorstehender Beschreibung sowie in den Ansprüchen umfasst der Begriff „Luft” auch übliche Gase wie etwa Stickstoff, dessen Verwendung sich in vielen Fällen je nach dem zu trocknenden Granulat empfiehlt. Die Erfindung ist gleichermaßen geeignet nicht nur für Adsorptionstrockner, sondern auch für Kältetrockner, bei denen die Trockenluft durch Kühlung von Raumluft oder von im Kreis geführter Abluft von ihrem Wassergehalt befreit wird.

Claims

Verfahren zum Erwärmen von Schüttgütern oder Kunststoffgranulaten, in Trocknungsvorrichtungen oder Trocknungstrichtern (1), die von erwärmten Gasen oder Luft durchströmt werden und die als Abluft den Trocknungstrichter (1) wieder verlassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Luftdurchsatzes durch die Trocknungsvorrichtung (1) in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen der Abluft und dem zu erwärmenden Schüttgut geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Luftdurchsatzes bei steigender Temperaturdifferenz herabgesetzt und bei fallender Temperaturdifferenz erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft durch einen Trockner (2) von ihrer Feuchte befreit und im geschlossenen Kreislauf nach Erwärmung wieder dem Trocknungstrichter (1) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft durch eine mit Adsorptionsmittel gefüllte Kammer geführt wird und die Kammer in zeitlichen Abständen mit einem zweiten Luftkreislauf regeneriert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Luftdurchsatzes durch Verändern der Drehzahl eines Fördergebläses (9) des Gases oder durch eine in der Gasleitung (8) angeordnete Drossel (24) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer parallelen Anordnung von zwei oder mehreren Trocknungstrichtern (1) die Menge der durch jeden von mehreren Trocknungstrichtern (1) strömenden Trocknungsluft in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz des jeweiligen Trocknungstrichters (1) geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdurchsatz durch den Trocknungstrichter (1) so gesteuert wird, dass die Temperaturdifferenz zwischen der Abluft und dem zu trocknenden Schüttgut wenige Grad Celsius beträgt, wobei die Ablufttemperatur oberhalb der Temperatur des Schüttgutes liegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erwärmte Schüttgut dem Trocknungstrichter (1) unten entnommen und das zu erwärmende oben chargenweise zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturdifferenz zwischen der Abluft und dem zu trocknenden Schüttgut bestimmt wird als Differenz zwischen der Ablufttemperatur direkt vor der Zuführung des zu trocknenden Schüttguts in den oberen Bereich des Trocknungstrichter (1) und der Ablufttemperatur direkt nach der Zuführung von zu trocknendem Schüttgut.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturdifferenz zwischen der Abluft und dem zu trocknenden Schüttgut bestimmt wird als maximale Differenz zwischen der Ablufttemperatur vor einer Zuführung von zu trocknendem Schüttgut in den oberen Bereich des Trocknungstrichters (1) und der Ablufttemperatur nach der Zuführung dieser Schüttgutmenge.