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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Vortrockner, insbesondere für Holzschnitzel, beispielsweise
feuchte oder nasse Waldhackschnitzel, um derartige Brennstoffe für eine optimierte
Verbrennung vorzutrocknen.
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Heizkessel für holzartige Brennstoffe sind grundsätzlich bekannt
und ermöglichen
bei einer unterstöchiometrischen
Entgasung höchste
feuerungstechnische Wirkungsgrade. Allerdings hat sich herausgestellt,
dass derartige optimierte feuerungstechnische Wirkungsgrade in der
Größenordnung
von über
90 % sich mit einer Entgasung unter Luftmangel nur dann erzielen
lassen, wenn der Wassergehalt des zu verbrennenden Gutes einen Grenzwert
nicht überschreitet.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung,
einen Vortrockner, insbesondere für Holzschnitzel, zu schaffen,
mit dem optimierte feuerungstechnische Wirkungsgrade erzielbar sind.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt
durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere durch einen
Vortrockner mit einer Trockenkammer, die eine Eintrittsöffnung für zu trocknendes
Gut, eine Austrittsöffnung
für getrocknetes
Gut, eine Zuluftöffnung
und eine Abluftöffnung
aufweist. Hierbei steht die Zuluftöffnung mit einer Heizeinrichtung
in Verbindung und in der Trockenkammer ist als Fördermittel für das Gut eine
Förderschnecke
vorgesehen, die sich in Richtung der Austrittsöffnung erstreckt.
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Ein derartiger Vortrockner kann mit
feuchten oder sogar nassen Hackschnitzeln, beispielsweise aus Waldholz,
beschickt werden und einem Heizkessel zur Verbrennung von holzartigen
Brennstoffen vorgeschaltet werden. Über die Heizeinrichtung kann durch
die Zuluftöffnung
warme Luft in die Trockenkammer zugeführt werden, wobei das zu trocknende Gut
mit Hilfe der Förderschnecke
durch die Trockenkammer zwangsgefördert wird, wobei die Trocknungsluft
das zu trocknende Gut durchströmt.
Am Ende der Förderschnecke
ist das Gut getrocknet und kann für eine optimierte Verbrennung
dem Heizkessel zugeführt
werden.
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Durch die Verwendung einer Förderschnecke
wird eine gleichmäßige Trocknung
gewährleistet, so
dass das aus dem Vortrockner austretende Gut optimal vorgetrocknet
ist. Hierdurch ist es bei Verbrennung im Heizkessel möglich, optimierte
feuerungstechnische Wirkungsgrade von über 90 % zu erzielen, wobei
durch die aufgrund des vorgetrockneten Gutes mögliche unterstöchiometrische
Entgasung anschließend
eine optimale Nachverbrennung mit geringem Luftüberschuss möglich ist. Hierdurch können holzartige
Brennstoffe bei niedrigsten Emissionen mit Gasbrennerqualität verbrannt
werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
sind in der Beschreibung, der Zeichnung sowie in den Unteransprüchen beschrieben.
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Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform
kann die Steigung der Förderschnecke
in Richtung der Austrittsöffnung
zunehmen. Hierdurch wird bewirkt, dass das zu trocknende Gut nach
Eintritt in die Förderschnecke
zunächst
mit vergleichsweise langsamer Geschwindigkeit in Richtung der Austrittsöffnung gefördert wird
und dabei durch die von der Heizeinrichtung zugeführte Trocknungsluft
zunehmend getrocknet wird. Da der Trocknungsgrad entlang der Förderschnecke
zunimmt, kann gegen Ende der Förderstrecke
durch Erhöhung
der Steigung eine erhöhte
Fördergeschwindigkeit
vorgesehen werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
kann die Förderschnecke
parallel zu einem Rost angeordnet sein, unter dem die Zuluftöffnung mündet. Auf
diese Weise wird die Trocknungsluft unmittelbar dem zu trocknenden
Gut zugeführt, das
quer zur Durchströmungsrichtung
entlang der Förderstrecke
gefördert
wird. Insbesondere wenn der Rost den Boden der Trockenkammer bildet,
wird die gesamte Trocknungsluft auf den Bereich der Förderschnecke
konzentriert, so dass eine optimierte Trocknung stattfindet.
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Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
ist die Förderschnecke
unter einem Winkel zur Horizontalen angeordnet, der beispielsweise etwa
25 bis 45° betragen
kann. Bei dieser Ausführungsform
ergibt sich der Vorteil, dass aufgrund der Schräglage der Förderschnecke innerhalb der
Trocknungskammer im Bereich des unteren Endes der Förderschnecke
eine Überhöhung an
zu trocknendem Gut erzielt werden kann, indem ausreichend zu trocknendes
Gut in den Bereich des unteren Endes der Förderschnecke gefördert wird.
Bei Betrieb der Förderschnecke
wird das innerhalb der Förderschnecke
befindliche Gut in Richtung des oberen Endes der Förderschnecke
transportiert, wobei auch oberhalb der Förderschnecke befindliches Gut
mitgenommen wird, das jedoch aufgrund der Schräglage der Förderschnecke nach einer bestimmten
Förderdauer wieder
in Richtung des unteren Endes der Förderschnecke zurückfällt. Hierdurch
ist im Bereich des unteren Endes der Förderschnecke stets eine Überhöhung an
zu trocknendem Gut vorhanden, was zu einer optimierten Trocknung
beiträgt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
entspricht die Breite der Trockenkammer im Wesentlichen dem Durchmesser
der Förderschnecke,
so dass die gesamte Trocknungsluft auf die Breite der Förderschnecke
konzentriert wird.
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Vorteilhaft ist es, wenn zwischen
der Zuluftöffnung
und der Förderschnecke
ein Luftverteiler vorgesehen ist, da in diesem Fall die Förderschnecke über ihre
gesamte Längserstrecknung
mit Trocknungsluft durchströmt
werden kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
ist im Bereich der Eintrittsöffnung
eine Zuführeinrichtung
in Form einer vorzugsweise horizontal angeordneten Transportschnecke
vorgesehen, wobei die Transportschnecke oberhalb des eingangsseitigen
Endes der Förderschnecke
endet. Auf diese Weise kann die Zufuhr von zu trocknendem Gut durch
den Betrieb der Transportschnecke auf einfache Weise gesteuert werden.
Durch die Anordnung der Transportschnecke oberhalb der Förderschnecke
und insbesondere durch Anordnung der Transportschnecke unter einem
Winkel von etwa 90° lässt sich
zu trocknendes Gut aus einem Lager zufördern, wobei im eingangsseitigen
Bereich der Förderschnecke
ein gewisser Stau an Gut hervorgerufen wird, der durch eine schräge Anordnung
der Förderschnecke
noch begünstigt
wird. Auf diese Weise befindet sich die höchste Anhäufung von zu trocknendem Gut
oberhalb des unteren Endes der Förderschnecke,
so dass der längste
Weg der Trocknungsluft durch die höchste Anhäufung von zu trocknendem Gut
mit dem höchsten
Feuchtigkeitsgehalt erfolgt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
der Erfindung kann die Abluftöffnung
des Vortrockners in ein Lager für
zu trocknendes Gut münden.
Hierdurch wird einerseits der Vorteil erzielt, dass die aus dem Vortrockner
austretende Trocknungsluft, die noch eine Restwärme besitzt, im Bereich des
Lagerraumes entfeuchtend wirken kann und einer Schwitzwasserbildung
entgegenwirkt. Zusätzlich
kann im Bereich des Lagerraumes die aus dem Vortrockner kommende
Luft Staubanteile im Bereich des Lagerraumes abladen, so dass diese
nicht an die Umgebungsluft abgegeben werden müssen. Bevorzugt kann der Lagerraum
ein Abluftgebläse aufweisen,
so dass die aus dem Vortrockner kommende Trocknungsluft in einem
kontinuierlichen Strom durch den Lagerraum strömen kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
der Erfindung kann im Bereich der Abluftöffnung des Vortrockners ein
Temperaturfühler
vorgesehen sein, der über
eine Steuerung die von der Heizeinrichtung des Vortrockners an die
Zuluftöffnung
abgegebene Wärme
steuert. Auf diese Weise kann eine Anpassung an den Feuchtigkeitsgehalt des
zu trocknenden Gutes erfolgen. Beispielsweise kann bei sinkender
Temperatur im Bereich des Temperaturfühlers die an die Zuluftöffnung abgegebene Wärmemenge
erhöht
werden, so dass der Trocknungsgrad konstant bleibt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
kann der im Bereich der Abluftöffnung
vorgesehene Temperaturfühler
die Leistung des Abluftgebläses
steuern, das im Bereich des Lagerraumes vorgesehen sein kann. Auf
diese Weise kann eine gleichmäßige Durchströmung des
Vortrockners und auch des Lagerraums erzielt werden.
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Nach einer weiteren Ausbildung der
Erfindung kann im Bereich der Förderschnecke
und insbesondere im Bereich des unteren Endes der Förderschnecke
ein Füllstandssensor,
beispielsweise in Form einer Lichtschranke, vorgesehen sein, der
den Betrieb einer Zuführeinrichtung,
beispielsweise der Transportschnecke steuert. Auf diese Weise ist
es möglich,
auf die im Bereich des unteren Endes der Förderschnecke gewünschte Überhöhung an
zu trocknendem Gut zu regulieren, so dass innerhalb des Vortrockners
stets eine gewünschte
Menge an zu trocknendem Gut vorhanden ist.
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Im Bereich der Austrittsöffnung des
Vortrockners kann eine Zellenradschleuse vorgesehen sein, die einerseits
einen Austritt von getrocknetem Gut aus dem Vortrockner ermöglicht und
andererseits sicherstellt, dass ein im Bereich des Vortrockners
entstehender Überdruck
nicht in den Bereich des Heizkessels eindringen kann. Gleichzeitig
wirkt eine solche Zellenradschleuse als Rückbrandsicherung.
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Eine Heizanlage mit einem Vortrockner
der vorstehend beschriebenen Art und einem Heizkessel kann ein Gebläse aufweisen,
das über
eine Leitungsverbindung Abwärme
des Heizkessels in den Bereich der Zuluftöffnung fördert. Auf diese Weise wird
die im Bereich des Heizkessels unvermeidbare Abwärme zur Vortrocknung verwendet,
was den gesamten Wirkungsgrad der Heizanlage weiter erhöht. Hierbei
ist es vorteilhaft, wenn die Heizeinrichtung des Vortrockners in
der Leitungsverbindung angeordnet ist, da dann die Heizeinrichtung
mit weniger Leistung betrieben werden muss, wenn die Abwärme des
Heizkessels zur Vortrocknung mit herangezogen wird. Hierbei kann
ein Übertragungsmittel
vorgesehen sein, welches die Abwärme
des Heizkessels in den Bereich einer Ansaugöffnung des Gebläses leitet,
welches die Abwärme
des Heizkessels in den Bereich der Zuluftöffnung fördert. Nach einer besonders
vorteilhaften Ausführungsform
ist dieses Übertragungsmittel
die Umgebungsluft der Heizanlage, die durch einen Heizraum begrenzt
wird, in dem sich die Heizanlage befindet. Mit anderen Worten kann
das Gebläse
im einfachsten Fall die durch die Abwärme des Heizkessels erwärmte Umgebungsluft
des Heizraumes ansaugen und in den Vortrockner einbringen.
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Ein besonders effizienter Betrieb
der Heizanlage kann dadurch erreicht werden, dass ein Antrieb der
Förderschnecke
mit einer Steuerung des Heizkessels in Verbindung steht, so dass
die Förderschnecke
nur dann betrieben wird, wenn die Steuerung des Heizkessels ein
Anforderungssignal auslöst.
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Nachfolgend wird die vorliegende
Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen
und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
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Die Figur zeigt eine schematische
Querschnittsansicht einer Heizanlage mit Heizkessel und Vortrockner.
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Die Figur zeigt in stark vereinfachter
Darstellung einen Heizraum 10, in dem sich ein Heizkessel 12 und
ein Vortrockner 14 befinden, wobei in der Nähe des Heizraums 10 ein
Lagerraum 16 für
Brenngut angeordnet ist.
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Der Vortrockner 10 weist
eine Trockenkammer 20 auf, die eine (nicht dargestellte)
Eintrittsöffnung
für zu
trocknendes Gut, eine Austrittsöffnung 22 für getrocknetes
Gut, eine Zuluftöffnung 24 und
eine Abluftöffnung 26 aufweist.
Die Zuluftöffnung 24 steht über eine
Rohrleitung 28 mit einer Heizeinrichtung 30 in
Verbindung, die als Heizregister ausgebildet ist und auf herkömmliche
Weise über
einen Vorlauf 31 und einen Rücklauf 32 mittels
Wasser geheizt wird. Die Regelung der Vorlauftemperatur erfolgt
auf bekannte Weise mit Hilfe eines Mischventils und eines Fühlers 34,
der die Rücklauftemperatur
ermittelt. Alternativ kann der Fühler 34 auch
im Bereich der Wärmeaustrittsseite
des Heizregisters 30 angeordnet sein, wodurch Regelschwingungen
verringert werden.
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Um die im Heizraum 10 befindliche
Umgebungsluft, die durch den Betrieb des Heizkessels 12 erwärmt ist,
in den Bereich des Vortrockners 14 einzubringen, ist ein
Gebläse 36 vorgesehen,
das über einen
Luftkanal 35 Umgebungsluft aus dem Heizraum 10 ansaugt
und durch das Heizregister 30 und über die Rohrleitung 28 in
den Bereich der Zuluftöffnung 24 fördert.
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Im Inneren der Trockenkammer 20 schließt sich
an die Zuluftöffnung 24 ein
Luftverteilerraum 38 an, der die Trocknungsluft entlang
eines in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
in Form eines Lochblechs ausgebildeten Rostes 40 verteilt.
Unmittelbar oberhalb des Rostes 40 ist eine als Fördermittel
für das
zu trocknende Gut dienende Förderschnecke 42 angeordnet,
die einen Antrieb 44 aufweist. Hierbei nimmt die Steigung
der Förderschnecke 42 von
ihrem eingangsseitigen, unteren Ende zu ihrem ausgangsseitigen,
oberen Ende, d.h. in Richtung der Austrittsöffnung 22 zu, so dass
die Fördergeschwindigkeit
des Gutes innerhalb der Förderschnecke
in Richtung der Austrittsöffnung
ebenfalls zunimmt.
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Wie hierbei insbesondere die Figur
verdeutlicht, befindet sich die Förderschnecke 42 unmittelbar oberhalb
des Rostes 40 und verläuft
parallel zu diesem, wobei Förderschnecke 42 und
Rost 40 innerhalb der Trockenkammer 20 unter einem
Winkel zur Horizontalen angeordnet sind, der etwa 30° beträgt. Gleichzeitig
verläuft
die Förderschnecke 42 diagonal von
einer unteren Ecke zu einer oberen Ecke der Trockenkammer 20,
die in Seitenansicht annähernd quaderförmig ausgebildet
ist. Senkrecht zur Zeichenebene weist die Trockenkammer 20 eine
Breite auf, die im Wesentlichen dem Durchmesser der Förderschnecke 42 entspricht,
d.h. die in der Figur nicht erkennbaren Seitenwände der Trockenkammer 20 schließen unmittelbar
an die Förderschnecke 42 an.
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Am austragsseitigen, d.h. oberen
Ende der Förderschnecke 42 ist
ein Austragskanal 46 vorgesehen, an dessen Ausgang eine
Zellenradschleuse 48 angeordnet ist.
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Wie die Figur zeigt, ist in dem Lagerraum 16 zu
trocknendes Gut 50 angehäuft, das bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
aus nassen Holzschnitzeln besteht. Um das zu trocknende Gut 50 durch
die (nicht dargestellte) Eintrittsöffnung in das Innere der Trockenkammer 20 zu
fördern,
ist eine horizontal angeordnete Transportschnecke 52 vorgesehen,
die das zu trocknende Gut 50 aus dem Lagerraum 16 in
das Innere der Trockenkammer 20 fördert. Hierbei ist die Transportschnecke 52 unter
einem Winkel von 90° zur
Förderschnecke 42 angeordnet und
das austragsseitige Ende der Transportschnecke 52 befindet
sich unmittelbar oberhalb des unteren bzw. eingangsseitigen Endes
der Förderschnecke 42.
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Die Abluftöffnung 26 der Trockenkammer 20 ist über eine
Rohrleitung 54 mit dem oberen Bereich des Lagerraumes 16 verbunden,
der einen geschlossenen Raum bildet. Von der Decke des Lagerraums 16 zweigt
ein isoliertes Abluftrohr 56 ab, wobei im Bereich der Mündung des
Abluftrohrs 56 innerhalb des Lagerraums 16 ein
Abluftgebläse 58 vorgesehen
ist, das die im Lagerraum 16 befindliche Luft in das Abluftrohr 56 fördert.
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In der Rohrleitung 54 zwischen
dem Trockenraum 20 und dem Lagerraum 16 ist ein
Temperaturfühler 60 vorgesehen,
der über
eine nicht dargestellte Steuerung sowohl das Gebläse 36 wie
auch das Abluftgebläse 58 parallel
ansteuert. Die Steuerung ist hierbei so ausgelegt, dass ein vorgegebener Temperaturpunkt
angesteuert wird. Fällt
die Temperatur im Bereich der Abluftöffnung 26 unter diesen Temperaturpunkt
ab, so erhöht
die Steuerung die Leistung des Gebläses 36 und des Abluftgebläses 58 in gleicher
Weise, so dass die durch den Vortrockner und den Lagerraum 16 strömende Luftmenge
erhöht wird.
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Im Inneren der Trockenkammer 20 ist
oberhalb der Transportschnecke 52 ein Füllstandssensor 62 in
Form einer Lichtschranke vorgesehen, der mit einem Antrieb der Transportschnecke 52 in
Verbindung steht, so dass der Füllstand
innerhalb der Trocknungskammer 20 gesteuert werden kann.
Das Bezugszeichen 64 bezeichnet eine Brandschutzklappe.
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Im Betrieb wird die vorstehend beschriebene Heizanlage
so betrieben, dass der Heizkessel 12 ausschließlich mit
Brenngut beschickt wird, das innerhalb des Vortrockners vorgetrocknet
worden ist. Zum Beschicken des Vortrockners 14 wird die
Transportschnecke 52 solange aktiviert, bis der Füllstandssensor 62 signalisiert,
dass innerhalb der Trockenkammer 20 der gewünschte Füllstand
noch nicht erreicht ist. Durch Betrieb der Transportschnecke 52 werden
nasse Hackschnitzel aus dem Lagerraum 16 in den unteren
Bereich der Trockenkammer 20 gefördert.
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Wenn die Steuerung des Heizkessels 12 ein Anforderungssignal
ausgibt, wird der Antrieb 44 der Förderschnecke 42 in
Betrieb gesetzt, so dass diese das zu trocknende Gut in Richtung
der Austrittsöffnung 22 fördert. Gleichzeitig
wird durch das Gebläse 36 Umgebungsluft
innerhalb des Heizraumes 10 angesaugt und durch die Heizeinrichtung 30 geleitet, die
mit Hilfe des vom Heizkessel 12 erwärmten Wassers die Luft auf
etwa 80°C
vorwärmt.
Die so vorgewärmte
Luft wird anschließend
durch die Rohrleitung 28 und durch die Zuluftöffnung 24 in
den Luftverteiler 38 geblasen und strömt von dort durch den Rost 40 und
anschließend
durch das sich in der Förderschnecke 42 befindende
Gut sowie durch das sich oberhalb der Förderschnecke 42 befindende
Gut.
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Wie die Figur zeigt, ist die Steuerung
der Anlage derart ausgebildet, dass das sich in der Trockenkammer 20 oberhalb
der Förderschnecke 42 befindende
Gut eine Überhöhung bildet,
d.h. oberhalb des unteren Endes der Förderschnecke 42 befindet
sich wesentlich mehr Gut als oberhalb des oberen Endes der Förderschnecke.
Auf diese Weise durchströmt die
Trocknungsluft im Bereich des unteren Endes mehr feuchtes Gut als
im Bereich des oberen Endes.
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Nach Durchströmen des sich in der Trockenkammer 20 befindenden
Gutes strömt
die Trocknungsluft, die abgekühlt
und mit Feuchtigkeit angereichert ist, durch die Abluftöffnung 26 und
von dort durch die Rohrleitung 54 in den Lagerraum 16.
Im Lagerraum 16 wird die in der Luft noch befindliche Restwärme an die
Umgebung innerhalb des Lagerraums 16 abgegeben. Gleichzeitig
kann sich der in der Luft befindliche Staub im Bereich des Lagerraums 16 ablagern.
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Das Abluftgebläse 58 sorgt dann dafür, dass die
Luft innerhalb des Lagerraumes 16 in das Abluftrohr 56 ausgeblasen
wird.
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Neben den eingangs beschriebenen
Vorteilen eines optimierten feuerungstechnischen Wirkungsgrades
und niedrigster Emissionen wird mit der vorstehend beschriebenen
Heizanlage auch der Vorteil erzielt, dass aufgrund des Temperaturfühlers 60 von
der Steuerung der Feuchtigkeitsgrad des zu trocknenden Gutes erkannt
wird. Wird vergleichsweise trockenes Gut in den Bereich der Trockenkammer 20 eingebracht,
so steigt die Temperatur im Bereich der Abluftöffnung 26, woraufhin
die Steuerung die Drehzahl des Gebläses 36 sowie des Abluftgebläses 58 reduziert,
so dass die Feuerung des Heizkessels 12 einen Brennstoff
mit relativ konstantem Heizwert erhält. Hierdurch entfällt eine
Umstellung der Feuerungsparame ter durch Betriebspersonal, so dass
der Anlagenwirkungsgrad erhöht
und die Wartungskosten gesenkt werden.
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Bei einem Sommerbetrieb der Anlage
fordert die Steuerung des Heizkessels 12 vergleichsweise wenig
Brennmaterial an, so dass die Verweilzeit des Gutes innerhalb der
Trockenkammer 20 verlängert wird
und das Gut auch wenn es sehr nass ist, auf den gewünschten
Wassergehalt von beispielsweise unterhalb 30 % getrocknet wird.
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Schließlich führt die Verwendung der Abwärme des
Heizkessels 12 zu einer weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades, da
die Trocknerluft über
den Heizraum 14 angesaugt wird. Besonders bevorzugt ist
hierbei eine diagonale Durchströmung
des Heizraums 14 von unten nach oben.
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Der vorstehend beschriebene Vortrockner eignet
sich für
alle Arten von brennbarem Gut, beispielsweise auch für Biomasse
und Pferdemist.
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- 10
- Heizraum
- 12
- Heizkessel
- 14
- Vortrockner
- 16
- Lagerraum
- 20
- Trockenkammer
- 22
- Austrittsöffnung
- 24
- Zuluftöffnung
- 26
- Abluftöffnung
- 28
- Rohrleitung
- 30
- Heizregister
- 31
- Vorlauf
- 32
- Rücklauf
- 34
- Temperatursensor
- 35
- Luftkanal
- 36
- Gebläse
- 38
- Luftverteiler
- 40
- Rost
- 42
- Förderschnecke
- 44
- Antrieb
- 46
- Austragskanal
- 48
- Zellenradschleuse
- 50
- zu
trocknendes Gut
- 52
- Transportschnecke
- 54
- Rohrleitung
- 56
- Abluftrohr
- 58
- Abluftgebläse
- 60
- Temperatursensor
- 62
- Füllstandssensor
- 64
- Brandschutzklappe