DE2454208C2 - Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schüttgütern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schüttgütern, z. B. Trocknen oder Kühlen, mit einem horizontal angeordneten muldenförmigen, beheizbaren Trog-Behälter und einem antreibbaren Schaufelwerk, das an einer sich in Längsrichtung durch den Behälter erstreckenden Welle an radial verlaufenden Armen Werkzeuge wie Mischwerkzeuge aufweist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man feuchte und sogar breiige Schüttgüter und Suspensionen unter Unterdruck, Normaldruck oder leichtem Überdruck kontinuierlich oder diskontinuierlich trocknen, aber auch kühlen oder beheizen. Das zu behandelnde Gut wird mittels der umlaufenden Werkzeuge ständig aufgelockert, und es sind Vorkehrungen vorgesehen, um aus dem Gut freigesetzte Feuchtigkeit aus dem Trockner abzuführen.

Es sind Trockner für Schüttgüter bekannt, die einen trommeiförmigen Behälter mit horizontal verlaufender Längsachse aufweisen, in dem eine antreibbare Welle zentral gelagert ist, die an radialen Armen Mischwerkzeuge trägt, wobei auf der Welle konzentrisch zum Behälter durch die Welle beheizbare mitrotierende Scheiben angeordnet sind. Diese Scheiben haben den Nachteil, daß der Trockner für Wartungsarbeiten praktisch nicht begehbar ist. Reparaturen an den boheizbaren Scheiben können nur durchgeführt werden, wenn die Welle mitsamt den darauf angebrachten Heizelementen, nämlich den Scheiben, aus dem Behälter entfernt wird. Die zur Verfügung stehende Heizfläche ist praktisch nicht veränderbar, da es mit einfachen Mitteln nicht möglich ist, die Anzahl der Heizscheiben zu verändern, d. h. zusätzliche Heizscheiben einzubauen oder einige Heizscheiben zu entfernen. Auch läßt sich die Temperatur der einzelnen Heizscheiben nicht individuell regeln, so daß die Gefahr besteht, daß das Produkt, besonders bei kontinuierlich arbeitendem Trockner, im Bereich der nahezu vollständigen Trocknung überheizt wird und somit Schaden erleidet Auch verhindern die mit der Welle umlaufenden scheibenförmigen Heizelemente den Einbau von weiteren Mischefementen wie beispielsweise Messerköpfen im Bereich der umlaufenden Scheiben an der Wand des Behälters.

Zum Abtransport der Brüden oder sonstiger aus dem

Schüttgut freigesetzter Feuchtigkeit strömt Gas axial durch den Behälter des Trockners. Bei langen größeren Trocknern entstehen so hohe Strömungsgeschwindigkeiten, daß Produktpartikel mitgerissen werden können, so daß man das die Feuchtigkeit mitnehmende Gas durch einen Abscheider führen muß. Hinzu kommt, daß sich die Gastemperatur über die Länge des Trockners nicht beliebig einstellen und somit nicht den Anforderungen des jeweiligen Produktes anpassen läßt.

Bei einem Reaktor, in welchem Gas mit Feststoffen in Kontakt gebracht werden soll, ist es bekannt (US-PS 26 27 668), in einem trommel- oder muldenförmigen Behälter mit horizontal verlaufender Welle, an der radial Mischwerkzeuge angeordnet sind, Zwischenwände vorzusehen, um den Behälter in mehrere Teilkammern zu unterteilen. Um eine Trockenwirkung zu erzielen, ist der Behälter mit einer Wandbeheizung versehen. Das mit den Feststoffpartikeln in einem mechanisch erzeugten Fließbett in Kontakt kommende Gas wird im Gegenstrom durch das Fließbett geführt, d. h. in Längsrichtung des Behälters. Durch die eingebauten Querwände und den in einzelne Abschnitte unterteilten, für die Wandbeheizung vorgesehenen Doppelmantel ist der Behälter in verschiedene Heizzonen unterteilt. Hierdurch läßt sich aber die Temperatur des Gases über die Länge des Behälters nicht wirksam einstellen. Die nutzbare Wärmetauschfläche ist verhältnismäßig gering. Dies führt bei Trockenprozessen und endothermen Reaktionen zu sehr hohen Verweilzeiten der Feststoffe im Behälter. Bei exothermen Reaktionen sind ebenfalls hohe Verweilzeiten erforderlich, was auch zur Gefahr örtlicher Überhitzung des Produktes führt. Bei einem Muldentrockner mit im Inneren angeordneter Heizgasverteilungstrommel ist es bekannt, das zum Trocknen verwendete Heizgas abschnittsweise dosiert zuzuführen, so daß in einzelnen durch Trennwände begrenzten Kammern des Trocknerbehälters auch Gase verschiedener Temperatur angewendet werden können (DE-PS 5 77 776). Das aus der Heizgasverteilungstrommel austretende Gas strömt in Längsrichtung durch den Trocknerbehälter. Da keine Wandbeheizung des Trocknerbehälters vorgesehen ist, muß die gesamte Heizenergie mit dem Gas zugeführt werden, was bei der geringen Wärmekapazität gasförmiger Trockenmittel zu sehr hohen Trockenmitteldurch-

Sätzen bzw. sehr hohen Verweilzeiten des zu trocknenden Gutes führt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung für die Wärmebehandlung von Schüttgütern aller Art zu schaffen, die es ermöglicht, auf engstem Raum die Wärmezufuhr zum Schüttgut den Betriebserfordernissen entsprechend zu regeln und insbesondere den Erfordernissen unterschiedlicher Produkte und/ oder Behandlungsweisen anzupassen, ohne daß spezielle Vorkehrungen getroffen werden müssen, um eine Abfuhr von Feststoffpartikeln mit dem die freigesetzte Feuchtigkeit abführenden Gas zu verhindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß in den Behälter zwischen den Mischwerkzeugen Heizplatten auswechselbar eingehängt sind.

Diese Heizplatten sind zweckmäßig dem lichten Querschnitt des Behälters angepaßt. Dadurch wird erreicht, daß das im Behälter befindliche C Jt auf diese Heizplatten auftreffen muß. Die Heizplatten sind jeweils mit einer Aussparung versehen, um die Einbauten des Trockners — wie die Welle des Schaufelwerkes und gegebenenfalls an der Wand des Behälters befindliche Messerköpfe — zu umgehen und um außerdem einen steuerbaren Materialtransport durch den Trockner zu gewährleisten, was insbesondere bei kontinuierlicher Arbeitsweise des Trockners von Interesse ist

Dadurch, daß man in den Behälter, der einen Doppelmantel zum Führen eines Heizmediums aufweist, individuell mehr oder weniger Heizplatten einhängen kann, ist man in der Lage, einerseits auf engstem Raum eine größtmögliche Wärmetauschfläche zu erzielen, andererseits jedoch für andere Anforderungen auch beliebig eine kleinere Wärmetauschfläche einzustellen. Eine solche Vorrichtung ermöglicht eine gezielte Temperaturführung über ihre Länge, wobei die Heizplatten einzeln oder in Gruppen zusammengfaßt an eine Heizquelle derart anzuschließen sind, daß die *o Temperaturen jeder Heizplatte oder jeweils einer Gruppe von Heizplatten von den Temperaturen anderer Heizplatten oder anderer Gruppen von Heizplatten dem Bedarf entsprechend abweichen können. Man kann so beispielsweise am Beschickungsende der Vorrichtung eine hohe Heizleistung auf das noch sehr feuchte Gut einwirken lassen, während nahe dem Auslaßende des Behälters, wenn das Gut schon verhältnismäßig trocken ist, eine geringere Wärmemenge auf das Gut übertragen wird, um die erforderliche Nachtrocknung ohne die Gefahr von Produktschädigungen herbeizuführen. Die am Wärmetausch beteiligte Fläche kann durch die Wahl der Anzahl der Heizplatten so vergrößert werden, daß die Heizfläche der Heizplatten mehr als 100% der Fläche der beheizten Seitenwand des Trocknerbehälters ausmacht.

Große Vorteile ergeben sich für die Wartung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Zum Begehen des Behälters steht der gesamte Grundriß desselben zur Verfügung, da der Behälter trogförmig ausgebildet ist und seine Seitenwände oberhalb des halbrunden unteren Teiles senkrecht nach oben verlaufen, wodurch die Heizplatten aus dem Behälter herausgezogen werden können, ohne die die Werkzeuge tragende Welle oder sonstige Einbauten ausbauen zu müssen. Da ^bä die Welle Einzelwerkzeuge einfacher Konstruktion trägt, kann man auch nachträglich ohne großen Aufwand Heizplatten in den Behälter einbauen oder aus dem Trockner ausbauen.

Für einen bequemen Ein- und Ausbau und eine Fixierung der Heizplatten in der jeweils gewünschten Position sind nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung an den Seitenwänden des Behälters senkrecht verlaufende Führungen vorgesehen, in welche die Heizplatten von oben eingeschoben werden können. Diese Schienen lassen sich vorzugsweise mittels Schrauben an den Seitenwänden des Behälters feststel- !ea so daß man die Führungen beliebig versetzen und dann an den jeweils gewünschten Steilen fixieren kann, so daß die Heizplatten in der jeweils gewünschten Lage und Anzahl in den Behälter einzubauen sind. Diese sind so ausgebildet, daß sie die umlaufender. Werkzeuge des Schaufelwerkes und weitere Einbauten in keiner Weise behindern. Die Heizplatten sind an ihren Führungen oder Halterungen leicht zu fixieren, beispielsweise festzuschrauben. Sie werden daher auch nicht von den während des Betriebes der Vorrichtung auftretenden Erschütterungen gelöst oder verschoben.

Die Heizplatten sind zweckmäßig doppelwandig ausgeführt und jeweils mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein durchströmendes Heizmedium wie Dampf oder Warmwasser versehen. Es ist aber ebenso eine elektrische Beheizung oder eine Beheizung mit einem anderen Heizmedium denkbar.

Wenn das Heizmedium Dampf oder heißes Wasser ist, kann man sowohl den Doppelmantel des trogförmigen Behälters als auch die Heizplatten von ein und derselben Heizquelle mit Heizmedium speisen, wobei es jedoch denkbar ist, die Temperatur des in die einzelnen Heizplatten gelangenden Heizmediums zu regeln, ohne daß verschiedene Heizeinrichtungen notwendig sind. Beispielsweise kann das Heizmedium, das durch nahe dem Einlaßende des Trockners befindliche Heizplatten hindurchgeströmt ist und dort bereits einen Teil seiner Wärme abgegeben hat, danach durch die in Durchlaufrichtung des Trockners gesehen weiter hinten liegenden Heizplatten strömen und dort weitere Wärme abgeben. Da hier das Temperaturgefälle zwischen Heizmedium und zu behandelndem Gut geringer ist, erfolgt keine Überhitzung oder Überkühlung des Gutes, so daß keine Produktschäden möglich sind. Vielmehr ist eine produktschonende Behandlung gewährleistet. Obwohl die Heizplatten mit Aussparungen versehen sind, welche es ermöglichen, die Heizplatten über die Welle und gegebenenfalls in der Seitenwand des Behälters gelagerte zusätzliche Einbauten wie Messerköpfe zu hängen, geht durch diese etwa sektorenförmig ausgebildeten Aussparungen nur ein geringer Teil Heizfläche verloren. Hingegen ergibt sich der Vorteil, daß das zu behandelnde Gut beim Durchtritt durch die Vorrichtung sowohl über als auch unter den Heizplatten passieren und dementsprechend auch in den Wirkungsbereich der Messerköpfe gelangt, welche Agglomerationen des Gutes besser auflösen oder sogar ganz vermeiden.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung wird der Behälter der Vorrichtung abschnittsweise in Querrichtung von Gas durchströmt, dessen Temperatur in verschiedenen Abschnitten über die Behälterlänge einstellbar ist, so daß es der jeweiligen Temperatur des Produktes angepaßt werden kann. Dieses Gas dient zum Abführen der aus dem Gut durch Einwirkung von Wärme freigesetzten, d. h. also verdunsteten oder verdampften Feuchtigkeit. Da das Gas den Behälter nicht in Längsrichtung, sondern in Querrichtung durchströmt, wird seine Strömungsgeschwindigkeit bei gleicher Durchstrommenge bedeutend geringer sein als

wenn das Gas in Längsrichtung durch den Behälter strömen muß, so daß es keine Feststoffpartikel mitreißt und dementsprechend nicht durch einen Abscheider für Feststoffpartikel hindurchgeführt werden muß.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines ί erfindungsgemäßen Trockners schematisch dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Trockner und F i g. 2 einen Querschnitt des Trockners. Der Trockner besteht aus einem Behälter 1, der von κι einem unteren muldenförmigen Trog 2 und einer Haube 3 gebildet wird. In der Haube 3 ist am einen Ende des Trockners eine verschließbare Einlaßöffnung 4 und in dem Trog 2 ist am anderen Ende des Trockners eine ebenfalls verschließbare Auslaßöffnung 5 vorgesehen. r> Diese öffnungen können, je nachdem ob der Trockner diskontinuierlich oder kontinuierlich betrieben wird, während des Betriebes geschlossen oder offen gehalten werden.

Die Haube 3 ist lösbar auf dem muldenförmigen Trog jo 2 angeordnet und verschließt diesen. In diesem Behälter 1 ist eine Welle 6 in stirnseitig angebrachten Lagern 7 und 8 drehbar gelagert, die von einem nicht dargestellten Antrieb angetrieben werden kann. Auf der Welle sind zahlreiche radiale Arme 9 mit an deren äußeren .'5 Enden angebrachten Misch werkzeugen 10 befestigt.

Der Behälter 1 besitzt einen Doppelmantel 11, durch den ein Heizmedium wie Dampf oder heißes Wasser hindurchgeleitet werden kann. Innerhalb des Doppelmantels 11 können Leitflächen für das Heizmedium jo angeordnet sein.

Im senkrechten oberen Bereich des Troges 2 sind an der Innenwandung vertikal verlaufende Führungsschienen 12 befestigt, in denen Heizplatten 13 geführt werden. Jede Heizplatte 13 ist mit einer Zuleitung 13a und einer Ableitung 13f> für Heizmedium ausgerüstet.

Die Heizplatten 13 sind jeweils zwischen zwei benachbarten Mischwerkzeugen 10 angeordnet, wie F i g. 1 zeigt. Jede Heizplatte ist dem lichten Querschnitt des Troges 2 angepaßt und besitzt eine Aussparung 14. um sie über die Welle 6 und eventuell auch über in der Seitenwand des Behälters 1 gelagerte, z. B. mit einem Messerkopf ausgerüstete Einbauten 15 hängen zu können. Auch ermöglichen die Aussparungen 14 ein Wandern des zu behandelnden Gutes vom vorderen zum hinteren Ende des Behälters, so daß dieses Gut nicht nur über die Platten 13, sondern auch durch sie von einer Kammer 16 in die nächste wandern kann. Je zwei benachbarte Heizplatten 13 begrenzen somit eine als Trockenkammer dienende Kammer 16 im Behälter 1.

Die Heizplatten 13 werden vorzugsweise in der in Fig. 2 dargestellten Weise eingehängt, so daß deren Aussparung 14 sich in dem Teil des Behälters 1 befindet, in dem die rotierenden Mischwerkzeuge 10 das zu trocknende Schüttgui anheben. Dadurch erreicht man, daß das Schüttgut durch die einzelnen Heizkammern i,' hindurchwandert. Wenn jedoch die Durchlaufgeschwin- ' digkeit des Schüttgutes durch den Trockner geändert ■ '[ werden soll, kann man die Heizplatten auch umgekehrt § einhängen. pj

Es ist erkennbar, daß man nicht zwischen jeweils zwei benachbarten Armen 9 eine Heizplatte 13 einhängen muß. Vielmehr kann man die Anzahl der Heizplatten innerhalb weiter Grenzen den jeweiligen Betriebsbedingungen anpassen. Durch Querbleche 17, 18 und 19 wird die Haube 3 in mehrere axiale Zonen (im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Zonen 1, Il und III) aufgeteilt, die wiederum durch Stegbleche 20 jeweils in Längsrichtung unterteilt sind. Über jeder Zone befindet sich ein Stutzenpaar ab 21, 22, 23, wobei jeweils ein Stutzen (a) zum Einlassen von Trocknungsluft und der andere (b) zum Absaugen verwendet wird.

Durch die Längs- und Queraufteilung der Haube 3 in Verbindung mit der von den Heizplatten 13 bewirkten Aufteilung des Torgs 2 ist gezielt eine Querströmung von Luft möglich. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Quertransport von Luft in der Zone 1 über drei durch Heizbleche 13 begrenzte Kammern 16, in den Zonen Il und III jeweils über zwei Kammern. Zur Schaffung von mehr Querbelüftungszonen sind entsprechend mehr Querbleche 17, 18, 19 mit jeweils entsprechenden Stutzenpaaren vorzusehen; die maximale Anzahl ist gegeben, wenn über jeder Heizplatte 13 ein Querblech 18, 19 angebracht wird. Je nach Anforderung kann die Trocknungsluft im Gegenstrom (wie mit Pfeilen 24 angedeutet) oder im Gleichstrom zum mittels der schaufelartigen Mischwerkzeuge 10 in Richtung des Pfeiles 25 bewegten Gut geführt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Trockner ist eine schnelle und intensive Trocknung von Schüttgütern aller Art möglich, ohne daß die Gefahr besteht, daß das zu trocknende Gut überheizt wird oder sonstige Schäden erleidet.

Obwohl die Erfindung am Beispiel eines Trockners beschrieben wurde, ist sie nicht auf eine derartige Vorrichtung beschränkt Vielmehr ist sie auf alle Vorrichtungen anwendbar, mit denen Schüttgüter erwärmt, gekühlt oder einer sonstigen Wärme- bzw. Kühlbehandlung unterzogen werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schüttgütern, z.B. Trocknen oder Kühlen, mit einem horizontal angeordneten muldenförmigen, beheizbaren Trog-Behälter und einem antreibbaren Schaufelwerk, das an einer sich in Längsrichtung durch den Behälter erstreckenden Welle an radial verlaufenden Armen Werkzeuge wie Mischwerkzeuge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Behälter (1) zwischen den Mischwerkzeugen (9,10) Heizplatten (13) auswechselbar eingehängt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatten (13) dem lichten Querschnitt des Behälters (1) angepaßt sind und eine Aussparung (14) für Einbauten (6; 15) des Schaufelwerkes aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatten (13) einzeln oder in Gruppen zusammengefaßt an eine Heizquelle angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatten (13) in Führungsschienen (12) befestigt sind, die sich entlang den Seitenwänden des Behälters (1) erstrecken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschienen (12) einstellbar an der Innenwand des Behälters (1) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatten (13) doppelwandig ausgeführt und mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein durchströmendes Heizmedium versehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sein Behälter (1) in Querrichtung von Gas durchströmt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gases über die Länge des Behälters (1) einstellbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) Querbleche (17, 18, 19) enthält, welche einzelne Heizkammern (16) zu Heizzonen zusammenfassen.