DE2038289B2

DE2038289B2 - Verfahren zum Trocknen einer sich bewegenden Materialbahn und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2038289B2
Application number: DE2038289A
Authority: DE
Inventors: Stephen Anthony Montreal Quebec Rodwin (Kanada)
Original assignee: Dominion Engineering Works Ltd
Current assignee: Dominion Engineering Works Ltd
Priority date: 1969-08-18
Filing date: 1970-08-01
Publication date: 1979-09-06
Also published as: DE2038289C3; GB1311364A; US3668785A; CA937045A; SE365605B; FR2058145A5; DE2038289A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen einer sich bewegenden Materialbahn mittels einer Gasturbinenanlage, bestehend aus Kompressor, Brennkammer und Turbine, wobei ein aus einer Mittelstufe des Kompressors abgezweigter Luftteilstrom als Trocknungsmittel dient und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist bereits aus der US-PS 33 62 080 bekannt. Dieses Verfahren

arbeitet mit relativ niedrigem Wirkungsgrad; insbesondere wird vorhandene mechanische Energie nicht vollständig ausgenützt Die niedrigen Wirkungsgrade in der Kompressor- und Turbinenkammer ergeben sich im wesentlichen infolge der Erhöhung der thermischen Energie der Gase, die durch diese Kammer geführt werden.

In der GB-PS 6 58 398 ist ein Trocknungsvrrfahren beschrieben, bei dem unter Einsatz einer Gasturbinenanlage mechanische Energie und thermische Energie zur Trocknung verwendet werden. Auch bei diesem Verfahren ergibt sich nur ein niedriger Wirkungsgrad, da vorhandene mechanische Energie nur teilweise ausgenützt wird.

Weitere Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn unter Einsatz einer Gasturbine sind beispielsweise aus der DE-PS 9 44 938 und der DE-AS 12 06 287 bekannt, bei welchen die Strömungsenergie einer Gasturbine nicht zur Trocknung mittels Schallerzeuger ausgenutzt wird.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches unter Gewährleistung eines höheren Wirkungsgrades ein schnelleres Trocknen ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs i gelöst.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Patentansprüche 2 bis 6 gekennzeichnet

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich nicht nur ein schnelleres Trocknen einer Materialbahn erreichen, auch läßt sich durch den Einsatz von Schallerzeugern die Trennung der Feuchtigkeit gegenüber dem Gewebe mechanisch erleichtern. Durch den Einsatz der Schallerzeuger wird eine in Querrichtung und auf die Feuchtigkeitsteilchen wirkende Energie erzeugt, die den Entwässerungsprozeß unterstützt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine Trocknung von Matertalbahnen durch Schallwellen. Der Schallerzeuger wird durch Luft gespeist, die von dem Abschnitt der Kompressorkammer zugeführt wird, der nicht komprimierte Luft enthält

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ferner ermöglicht, daß etwa die Hälfte der gesamten Trocknung in dem Trocknungsabschnitt durch den Schallerzeuger ausgeführt wird; die restliche Trocknung kann dann durch ein übliches Verfahren durchgeführt werden, bei dem ein höherer spezifischer Energiebedarf erforderlich ist, der ^usgangsseitig der Gasturbinenanlage abgezogen wird, um einen guten Wirkungsgrad zu erzielen. Die Auswahl geeigneter flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe und/oder die Verwendung en;er wirksamen Ausnutzung heißer Gase, beispielsweise durch Gasfilter, ist ebenfalls erforderlich.

Durch die Schalltrocknung wird erreicht, daß die Feuchtigkeit in der Materialbahnoberfläche verlagert wird, während Feuchtigkeit durch einen Luftstrahl normalerweise von der Bahnoberfläche verdampft wird; eine geeignete Kombination der beiden Verfahren ergibt sich bei aufeinanderfolgender Anwendung, wenn die betreffenden Verfahren in Feuchtigkeitsbereichen angewandt werden, für die sie am besten geeignet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Trocknungsvorrichtung mit einer Gasturbinenanlage,

F i g. 2 eine Darstellung eines abgewandelten Ausfüh-

rungsbeispiels der Vorrichtung, und

F i g. 3 eine Gasfilteranordnung.

Eine Gasturbinenanlage 10 (Fig. 1) enthält einen Kompressorabschnitt 12, einen damit mechanisch verbundenen Turbinenabschnitt 16 und eine Verbrennungskammer 14. Ein elektrischer Generator 24 oder ein Motorgenerator wird ebenfalls durch die Turbine 16 angetrieben, der mit ihr über eine Kupplung verbunden ist und gewünscntenfalls die zusätzliche Funktion eines Anlaufmotors oder eines Leistungsgenerators ausübt.

Als äußere Anschlußverbindung der Gasturbinenanlage 10 sind eine Luftaustritts-Leitung 20 von einem ersten Abschnitt 17 des Kompressors 12, sowie eine Gasaustritts-Leitung 22 von dem Turbinenabschnitt 16 vorgesehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel in F i g. 1 wird mechanische Energie in Form komprimierter Luft von dem Kompressorabschnitt 17 über die Leitung 20 einem Schalltrocknungsabschnitt zugeführt, der einen trommeiförmigen Schallerzeuger darstellt. Die thermische Energie der Leitung 22 wird zu einem Luftstrahltrockner 40 bekannter Art weitergeleitet

Im folgenden wird die Luftzufuhr über die Leitung 20 näher erläutert Der Einsatzt eines Vorerhitzers 19 vor einem Einlaß 21 des Kompressors erhöht die Temperatür der dem Sehaüerzeuger 30 zugei'ührien Luft Die Leitung 20 steht mit einem Nacherhitzer 31 des Schallerzeugers 30 in Verbindung. Die Luft gelangt dann über eine Leitung 32 zu Luftverteilern 33. Mehrere Verteiler 33, von denen zwei dargestellt sind, erstrecken sich quer zu einer Trommel 35, von welcher die zu trocknende Materialbahn 36 getragen wird. Mehrere von Schallerzeuger 37, die beispielsweise Düsenpfeifern sein können, sind entlang jedes Verteilers angeordnet, so daß diesem erhitzte und saubere Luft zugeführt werden kann.

Jeder Verteiler 33 versorgt einen trogförmigen Reflektor 38, der sich entlang der Breite der Trommel 35 erstreckt Ein sekundärer Luftstrahl mit niedrigem Druck wird von dem Nacherhitzer 31 durch die Leitung

41 über die Verteiler 42, die angrenzend an die betreffenden Reflektoren 38 angeordnet sind, die sich zusammen damit über die Bahn erstrecken, zu der zu trocknenden Materialbahn geführt. Von den Verteilern

42 wird ein Luftstrahl oder ein Luftvorhang durch Austrittsdüsen 142 mit geneigten Schlitzen erzeugt; die erzeugte Luft streicht über die Oberfläche der sich bewegenden Materialbahn, um Feuchtigkeit zu entfernen. Die dem Nacherhitzer 31 zugeleitete Gasmischung kommt indirekt von der Leitung 22, wie im folgenden näher erläutert wird. Die Düse 142 bewirkt eine Gasbewegung in den Reflektoren 38, wobei Gas von der Kante des betreffenden Reflektors in der Richtung entgegengesetzt zu der Materialbahnbewegung austritt, wodurch eine Trocknung in Grenzbereichen auf der Oberfläche der Materialbahn begünstigt wird.

Der Trocknungsabschnitt 40 enthält einen Zylinder 45, der nicht perforiert ist und über den die Materialbahn 36 verläuft Die Verwendung eines perforierten Zylinders ist ebenfalls möglich, um eine Durchtrittstrocknung bekannter Art zu ermöglichen.

Die Luftstrahl-Trocknungseinrichtung 40 weist eine Kappe 46, eine in Umfangsrichtung verlaufende Trennwand 47 in Abstand dazu zur Begrenzung eines Heißluftverteilers 4£, eine innere perforierte Trennwand 47', welche mit der Trennwand 47 einen Abzugsverteiler 48 begrenzt, und Stützen 50 auf, die sich zwischen den Verteiler 48 und einen Ringraum 51 erstrecken, der zwischen dem Verteiler 49 und der angrenzenden Trommeloberfläche in der Trocknungszone vorgesehen ist, durch welche die Materialbahn 36 verläuft

-, Die heiße Gasmischung von der Leitung 22 des Turbinenabschnitts 16 gelangt über austauschbare Filter 55 zu mehreren Gasinjektoren 56 bekannter Art, von denen jeder einen Venturiabschnitt 57 aufweist. Das heiße Gas erzeugt einen Unterdruck in den Eintrittsöffnungen 59, 60 der Injektoren, weiche zur Frischluftzufuhr bzw. zur Rückführung dienen, wobei der Durchfluß durch nicht dargestellte Drosseleinrichtungen gesteuert wird, um ein Gemisch zu bilden, das mit dem Abgas vermengt wird, um die Lufttemperatur zu erniedrigen

ι, und geeignete psychrometrische Trocknungsbedingungen zu erzeugen. Ein Teil der Mischung gelangt über eine Leitung 61 zu dem Hochdruckverteiler 49, dessen Druck durch ein Drosselglied 63 in der Leitung 61 gesteuert wird. Ein weiterer Teil dieses Gemisches

pi, gelangt von dem Injektor 56 über -me Leitung 65 zu einem Wärmetauscher 67 und dann zu eiern Nacherhitzer 31 des Schallerzeugers 30. Das Gasgemisch der Leitung 65 wird in dem Wärmetauscher 67 und in dem Nacherhitzer 31 gekühlt und gelangt dann über die

.>■-, Leitung 41 zu dem Sehaüerzeuger 30, so daß ein geeigneter Feuchtigkeitsgehalt für eine Luftstrahltrocknung erreicht wird.

Der Wärmetauscher 67 erhält Frischluft über den Einlaß 71, welche über den Injektor 56 angesaugt wird,

i» an den der Wärmetauscher 67 über eine Leitung 73 angeschlossen ist Die feuchte Abluft des Verteilers 48 des Trockners 40 gelangt über die Leitung 75 zu dem Einlaß 60 des Injektors 56. Die Abluft des Schallerzeugers 30, welche entlang der Materialbahn in einer

r, entgegengesetzten Richtung strömt, wird aus dem Zwischenraum 35 entfernt, um gewünschtenfalls eine Wärmeausnutzung in einem anderen Teil der gesamten Trocknervorrichtung zu ermöglichen.

Wegen der schonenderen Trocknung und des

κι höheren Durchsatzes bei Schalltrocknern bei der Entiernung von Feuchtigkeit von sehr nassen Materialbahnen und wegen der unterschiedlichen Eigenschaften des Luftstrahltrockners 40, welcher besser für wenige feuchte Materialbahnen geeignet ist, wird im allgemei-

.15 nen vorgesehen, daß die Materialbahn 36 zuerst durch den Schallerzeuger 30 und dann durch den Luftstrahltrockner 40 geführt wird. Die Verwendung einer Dampferhitzung der Trommel 45 soll hier speziell nicht erfolgen, obwohl wahlweise eine Dampferhitzung unter

-,„ Ausnutzung der Wärme des Abgases der Turbine erfolgen kann. Obwohl der Kompressor 16 aufeinanderfolgend Niederdruck- und Hochdruck-Abschnitte hat, ktnnft auch zwei getrennte Kompressorabschnitte Verwendung finden, die durch eine gemeinsame Welle

ν-, angetrieben werden, um eine verbesserte Durchflußsteuerung des Kompressors der Leistungsturbine und eine flexiblere Ausnutzung bei der Trocknung zu ermöglichen. Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel

Mt ist die Gasturbine 10 Ober die Kupplung 11 mit dem Generator 24 verbunden. Der nicht dargestellte Vorerhitzer 19 kann verwendet werden, oder statt dessen eine Mischanordnung für rezirkulierte heiße Luft, um eine Temperaturkompensation entsprechend

„-, der Umgebungstemperatur zu ermöglichen.

Bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach F i g. 2 ist ein Trocknungsabschnitt 130 mit einer üblichen dampfbeheizten Trommel vorgesehen, wobei Trommeln 133

über Verteiler 131 von einem Dampfkessel 132 zugeführt wird. Der Dampfkessel 132 wird durch Brenner 135 geheizt, wobei Abgas van der Turbinenanlage über die Leitung 122 zugeleitet wird, um die Verbrennung zu begünstigen und Wärme durch das heiße eintretende Gas zuzuführen. Wegen der überschüssigen Luft in dem Abgas der Turbinenanlage nach der Verbrennung kann eine Begünstigung der Dampferzeugung erfolgen. Der aus dem Dampfkessel 132 durch ein Filter 137 austretende Gasstrom gelangt zu einer Reihe von Injektoren 156, durch deren Ausgang 161 ein Luftstrahltrockner 140 versorgt wird, um die Materialbahn von zwei Seiten her zu trocknen. Nur die Verbindungen zu der Oberseite des Trockners 140 sind dargestellt, während die unteren Verbindungen der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Der durch den Auslaß 163 des Trockners 140 austretende Gasstrom wird teilweise als Mischgas zu den Injektoren 156 zuriickgeieitet. Eine gedrosselte Luftzufuhrleitung 178 ermöglicht den Zutritt bestimmter Luftmengen zu dem Injektor 156. Ein Teil des aus dem Injektor austretenden Gasstroms wird über die Leitung 170 einem Abgasvorwärmer 175 zugeleitet, um eintretende Frischluft zu erhitzen. Ferner kann ein Sprühinjektor zur Zufuhr von heißem Wasser vorgesehen sein, sowie eine weitere Kühlung dieses Abgases.

Die Verzweigungsleitung 177 mit einem darin vorgesehenen Drosselglied kann das Gas für eine Luftstrahltrocknung zuführen, beispielsweise an einen Trockner 45 in Fig. 1. Da die Luftzirkulation in diesem Falle ohne Hilfe des Injektors 156 zur Entfernung der feuchten Luft aus dem nicht dargestellten Trocknerabschnitt durchgeführt wird, wird der Betriebsdruck in der Leitung 177 ausreichend über dem Atmosphärendruck gehalten, damit die notwendige Zirkulation erfolgt.

Fig.3 zeigt eine Einrichtung zur Filtrierung von heißem umgewälztem Gas.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Verbrennungskammer 314 hinter dem Kompressor 210 angeordnet, während die Expansionsturbine 316 mit einem Filter 329 versehen ist, welches mehrere austauschbare Platten oder Patronen aufweisen kann. Die Brennkammer 214 wird durch eine Leitung 318 mit Druckluft versorgt. Die Primärluft gelangt durch eine Leitung 320 in einen Flammrohrkessel 315. Über eine Leitung 322 gelangt I.lift über die Rrnsseleinriehtung 323 in den Außenra im des Flammrohrkessels 315, um eine Wärme? ogabe zu ermöglichen. Ein Teil dieser Luft kann in den Flammrohrkessel 315 in bekannter Weise als sekundäre Verbrennungsluft eintreten, um die Rohrwände zu kühlen.

Die heißen Abgase gelangen über die Leitung 327 zu dem Filter 329. Das daraus austretende Gas wird mit dem erhitzten Gas aus der Leitung 325 vermischt und tritt dann über eine Leitung 330 in die Expansionsturbine 316 ein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trocknen einer sich bewegenden Materiaibahn mittels einer Gasturbinenanlage bestehend aus Kompressor, Brennkammer und Turbine, wobei ein aus einer Mittelstufe des Kompressors abgezweigter Luftteilstrom als Trocknungsmittel dient, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung des Turbinenabgassi romes als weiteres Trocknungsmittel beide Trocknungsmittelströme in zwei verschiedenen Trocknungsstufen arbeiten, daß die dem Kompressor zugeführte Luft vorerhitzt wird, daß die aus dem Kompressor abgezweigte Luft zum Aufbau eiines Schallfeldes einem der Materialbahn zugeordneten Schallerzeuger zugeführt wird und vorher durch einen aus dem zum Trocknen vorgesehenen Turbinenabgasstrom abgezweigten Teilstrom nacherhitzt wird.

2. Vorridhaing zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Gasturbinenanlage, deren Verbrennungskammer mit einer Lufttrocknungseinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang (21) zur Kompressorkammer (12) ein Vorerhitzer (19) yorgeschaltet ist, daß ein Schaiierzeuger (3ö) iait der Kompressorkammer zum Empfang unkomprimierter Luft verbunden ist und daß ein Wärmetauscher (67) zur Feuchtigkeits-Steuerung des dem Schallerzeuger (30) zugeleiteten Luftstromes vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Eppansionskammer (16) und der Lufttrocknungse'.nrichtung (40) ein Injektor (56) zur Einleitung einer zusätrchen gasförmigen Strömung auf die Materialbahn (36) angeordnet ist, der Verbindungen (59,65) zum Wärmetauscher (67) aufweist

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verbrennungskammer (314) und der Expansionskammer (316) ein Filter (329) für heißes Gas eingesetzt ist.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem de) vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Trocknungseinrichtung (200) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 biü 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trocknertrommeleinheit (133) vorgesehen ist, welche die Materialbahn (136) mit serpentinenartigem Verlauf führt, und daß ein Verteiler (131) zur Zuführung von Dampf zu der Trocknertrommeleinheit (133) von einem Dampfkessel (132) angeordnet ist, wobei der Dampfkessel (132) über eine Leitung (122) zum Empfang von heißem Abgas von der Gasturbine mit der Gasturbine in Verbindung steht.