DE2648219B2 - Verfahren zum Erhitzen eines strömenden, von einem einzudampfenden und anschließend zu trocknenden Produkt verschiedenen Mediums, das z.B. als Heiz-, Transport- oder Behandlungsmittel für dieses Produkt dient - Google Patents

Verfahren zum Erhitzen eines strömenden, von einem einzudampfenden und anschließend zu trocknenden Produkt verschiedenen Mediums, das z.B. als Heiz-, Transport- oder Behandlungsmittel für dieses Produkt dient

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Description

55
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen eines strömenden, von einem einzudampfenden und anschließend zu trocknenden Produkt verschiedenen Mediums, das z. B. als Heiz-, Transport- oder Behandlungsmittel für dieses Produkt dient, in einer Anlage, die ein mehrere Kondensationsstufen unterschiedlicher Temperatur aufweisendes Eindampfaggregat und einen Trockner zum Eindampfen und/oder Trocknen des Produkts umfaßt.
Ein Verfahren dieser Art ist nach dem Prospekt »Sprühtrocknung in der Milchindustrie« (B-Na-214) der Firma Niro Atomizer Kopenhagen, Blatt Xl »Komplette Fabrikanlagen« bekannt. Bei diesem Verfahren ist bevorzugt das strömende Medium Heiz- und Transportluft für ein in der Eindampfanlage eingedampftes Produkt zu einem Sprühtrockner. Mittels des> noch zu beschreibenden erfindungsgemäßen Verfahrens können aber auch andere strömende Medien in einer solchen Anlage erhitzt werden, beispielsweise für Nebenaggregate, wie Nachtrockner und Transporteinrichtungen.
Es ist bei Verfahren eingangs genannter Art bekannt, die Heiz- und Transportluft für das in der Eindampfanlage eingedampfte Produkt zu einem Sprühtrockner durch einen mit Heizdampf einer vorgegebenen Temperatur, etwa 2000C, gespeisten Lufterhitzer zu leiten. Außerdem ist es bekannt, von der letzten Kondensationsstufe der Eindampfanlage Kondensat abzuzapfen und zur Vorwärmung der Heiz- und Transportluft zu verwenden, bevor sie in den Lufterhitzer gelangt. Beispielsweise hat die aus der Umgebung entnommene Luft eine Temperatur von 15° C, nach der Vorwärmung eine Temperatur von 350C und nach dem Austreten aus dem Lufterhitzer eine Temperatur von 1800C. Die Temperaturdifferenzen zwischen dem die Luft erhitzenden Medium (Heizdampf bzw. Kondensat) und der zu erhitzenden Luft sind über weite Strecken ziemlich groß, so daß erhebliche Entropiesprünge auftreten und damit der Wirkungsgrad der Lufterhitzung relativ klein bleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Entropiesprünge möglichst zu vermeiden oder herabzusetzen, also ein Verfahren eingangs genannter Art mit höherem thermischem Wirkungsgrad anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das strömende Medium in wenigstens zwei Stufen wenigstens teilweise durch Brüden und/oder Kondensat aus wenigstens zwei dieser Kondensationsstufen erhitzt wird.
Da die Kondensationsstufen der Eindampfanlage unterschiedliche Temperatur haben, lassen sich dadurch die Temperaturdifferenzen zwischen dem (gegebenenfalls noch zusätzlich erhitzten) Brüden und/oder Kondensat und den Stufen, in denen das strömende Medium erhitzt wird, mindern, was einer Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades bedeutet.
Um den Brüden die jeweils gewünschte Temperatur bei günstigem thermischem Wirkungsgrad zu geben, ist das Verfahren bevorzugt dadurch gekennzeichnet, daß frischer Heizdampf unter Zufügung von Brüden, die von wenigstens einer Kondensationsstufe abgezapft sind, arbeitsleistend entspannt das Gemisch verdichtet, wenigstens einer vorangehenden Kondensationsstufe zugeführt und danach als Heizdampf für das strömende Medium benutzt wird. Im Ergebnis hat dies eine Temperaturerhöhung der abgezapften Brüden zur Folge und eine Rückführung der Brüden zu einer Kondensationsstufe höherer Temperatur unter Bedingungen günstigen thermischen Wirkungsgrads.
Überdies ist das Verfahren bevorzugt dadurch gekennzeichnet, daß frischer Heizdampf unter Zufügung von Brüden, die von wenigstens einer Kondensationsstufe abgezapft sind, arbeitsleistend entspannt und verdichtet und wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums zugeführt wird. Hierdurch wird somit die Temperatur des dem Erhitzen des strömenden Mediums dienenden Brüden erhöht, wiederum bei einem günstigen thermischen Wirkungsgrad.
Überdies ist das Verfahren bevorzugt dadurch gekennzeichnet, daß von wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums — Vorteilhaft durch totale Kondensation gewonnenes — Kondensat abge-
führt und wenigstens einer in Strömungsrichtung vorangehenden Stufe zugeführt wird. Dadurch wird die Abwärme einer Stufe zur Erhitzung des Mediums in einer vorangehenden Stufe thermisch günstig ausgenutzt.
Eine andere Möglichkeit zur Ausnutzung der Abwärme aus einer der Stufen zum Erhitzen des strömenden Mediums ist dadurch gegeben, daß von wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums — vorteilhaft durch totale Kondensation gewonnenes — Kondensat abgeführt und im Kreislauf einer zugeordneten Kondensationsstufe wieder zugeführt wird.
Die erörterte arbeitsleistende Enspannung des Heizdampfes erfolgt bevorzugt dadurch, daß der frische Heizdampf zur Entspannung unter Arbeitsleistung als Treibdampf einer Treibdüse eines Verdichters für den abgezapften Brüden zugeführt ist.
Wenn im vorangehenden von einer Kondensationsstufe einer Eindampfanlage die Rede gewesen ist, so sollen hierunter auch gegebenenfalls vorhandene Zwischenkondensationsstufen oder Endkondensationsstufen gemeint sein.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt in einem Schaubild schematisch die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu einem bekannten Verfahren.
F i g. 3 zeigt einen Ausschnitt der Anlage nach F i g. 2 in spezieller Ausführung,
Fig.4 zeigt einen Ausschnitt einer Anlage ähnlieh F i g. 2 in einer speziellen Ausführung,
Fig.5 zeigt einen Teil einer anderen Ausführungsform einer Anlage.
In F i g. 1 stellt die Gerade 10 die Erhitzung der zum Trocknen des eingedampften Produkts benötigten Luft in Abhängigkeit von der der Luft zugeführten Wärme idealisiert dar. Dementsprechend ist auf der Abszisse die Temperatur in Grad Celsius und auf der Ordinate die zugeführte Wärme in kCal/h aufgetragen. Die Temperatüren 15,35,75und 180°Csind hervorgehoben.
Nach dem Stand der Technik wurde dem Lufterhitzer ein Heizdampf mit einer Temperatur von 2000C zugeführt. Bei einer Temperatur der erhitzten Luft von beispielsweise 60° war der Heizdampf total kondensiert (Punkt a in Fig. 1) und wurde dann bei einer Eigentemperatur von 1000C als Wasser (Punkt b in Fig. 1) wieder in den Heizdampferzeuger zurückgeführt. Dies ist durch die geknickte Gerade 12 angedeutet. Der Abstand zwischen den Geraden 10 und 12 kennzeichnet die hohen Entropiesprünge und damit den relativ ungünstigen Wirkungsgrad- Die mehrfach geknickte Gerade 14 kennzeichnet das erfindungsgemäße Verfahren in einem Beispielfall.
Die Kondensation des Heizdampfes ist bereits bei einer Temperatur der zu erhitzenden Luft von beispielsweise 1000C abgeschlossen (Punkt c in F i g. 1). Zunächst erfolgt seine Unterkühlung von z. B. 2000C auf diese 100°C. Danach erfolgt die Erhitzung der Luft durch Kondensieren von Dampf der sechs Kondensationsstufen I sis VI. Die Sattdampftemperatur dieser Dämpfe (= Entnahmedämpfe aus den Kondensationsstufen) liegt jeweils nahe der Temperaturen der zu erhitzenden Luft. Der Abstand zwischen der Geraden 10 und der mehrfach geknickten Geraden 14 kennzeichnet im Unterschied zu dem entsprechenden Abstand der geknickten Geraden 12 den erheblich verbesserten thermischen Wirkungsgrad.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 sind sechs Verdampf- bzw. Kondensationsstufen I bis VI in Reihe geschaltet. Jedem Verdampfer Vr ist ein Abscheider A zugeordnet, der von dem aus dem Verdampfer r) austretenden Produkt den Brüden abscheidet und als Heizdampf der nachfolgenden Stufe zuführt. Das aus dem Abscheider A austretende eingedampfte Produkt wird jeweils über eine Pumpe P der nachfolgenden Verdampferstufe zugeführt. Die Zahlenangaben in den
in Verdampfern und Abscheidern kennzeichnen Temperaturen in °C.
Das einzudampfende Produkt gelangt über eine Leitung 20 in einen Tank 22 und von dort aus über eine Pumpe 24 durch einen Vorerhitzer 26. Dann fließt das
r> Produkt durch die Leitung 30 der Reihe nach durch die einzelnen Verdampfstufen, beginnend mit der Stufe VI und endend mit der Stufe I. Das aus der Stufe 1 austretende Produkt wird in Fallrohre der Stufe I geleitet und gelangt aus den Fallrohren, wie beschrieben, in den Abscheider A, der der Stufe I zugeordnet ist, von dort über die Pumpe P in Fallrohre der nächsten Stufe II usf. Aus dem Abscheider der VI. Stufe gelangt das eingedampfte Produkt in einen Tank 32 und von dort über eine Pumpe 34 und eine Leitung 36 zu der
2r) Sprühvorrichtung 38 eines hier nicht nähei erläuterten, da grundsätzlich bekannten, Trockners 40.
Als Heizmittel wird der Stufe I durch die Leitung 42 ein Heizdampf zugeführt. Dieser Heizdampf ist dadurch gewonnen, daß ein primärer Heizdampf von beispiels-
i'i weise 200°C und 15 bar als Treibdampf einem Brüdenverdichter 44 zugeführt wird, indem dieser primäre Heizdampf arbeitsieistend expandiert und dabei einen Brüden komprimiert, der — im vorliegenden Beispiel — in der Stufe IV über die Leitung 46 mit
)"> einer Temperatur von 62°C und 218 mbar abgezapft ist. Das auf einem Boden 48 der Stufe I anfallende Kondensat des durch die Leitung 42 eingetretenen Heizdampfs wird durch eine nur schematisch angedeutete Leitung 50 einem entsprechenden Boden der Stufe
w II zugeführt und aus dem entsprechenden Boden der Stufe VI durch eine Leitung 52 abgeführt. Die Leitung 52 vereinigt sich mit einer Leitung 54, die das Kondensat aus dem Vorerhitzer 26 abführt. Über eine Pumpe 56 gelangt das Kondensat durch eine Leitung 58 zu einem
·*·) Vorerhitzer 60 der Heiz- und Transportluft für den Trockner 40. Das durch den Vorerhitzer 60 geflossene Kondensat wird in Pfeilrichtung abgeführt.
Von den Verdampfern der Stufen I bis VI ist über Leitungen 62 Brüden abgezapft und einzelnen Stufen
r><> eines weiteren Vorerhitzers 64 zugeführt. Dabei ist die Temperatur bzw. Druck dieser Brüden der in dem Vorerhitzer 64 zunehmenden Temperatur der Heiz- und Transportluft angepaßt. Unterhalb des Vorerhitzers 64 sind an den Enden der einzelnen Stufen die Temperatu-
r>r> ren angegeben, mit denen — im vorliegenden Beispiel — die Heiz- und Transportluft einzelne Stufen verläßt.
In den einzelnen Stufen des Vorerhitzers 64 kondensiert der Brüden und wird in Richtung der Pfeile abgeführt.
Nach dem zweiten Vorerhitzer gelangt die erhitzte
ω) Heiz- und Transportluft durch einen konventionellen Erhitzer 66 in den Trockner 40. Aus dem Trockner 40 wird das durch die Trocknung des eingedampften Prod'ikts gewonnene Pulver abgeführt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 wird der
b> Brüden aus den einzelnen Verdampferstufen I bis VI durch die Leitungen 62 in einzelne Parallelleitungen 68 aufgeteilt und das Kondensat wird aus den einzelnen Stufen des Vorerhitzers 64 über die Leitungen 70 der
jeweils vorangehenden Stufe zugeführt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 wird nicht Brüden, sondern Kondensat aus einer Verdampferstufe V von deren Brüden 48 abgeführt und über eine Pumpe 72 durch eine Leitung 74 geschickt, die die Leitung 76, durch welche die Heiz- und Transportluft strömt, in Stromaufwärtsrichtung mehrfach schneidet oder sich mehrfach wendelförmig um diese Leitung 76 schlingt. Dann wird das Kondensat durch die Leitung 78 wieder in den Verdampfer V zurückgeführt. Für das vorliegende Beispiel ist angenommen, daß der Verdampfer zur Stufe 111 nach F i g. 2 gehört.
Dabei ist wichtig, daß die im Kreislauf geführte Kondensatmenge je Zeiteinheit unabhängig von der in dieser Kondensationsstufe anfallenden Kondensatmenge ist. Somit wird eine beliebige Wärmeentnahme ermöglicht.
Dabei ist vorausgesetzt, daß in der entsprechenden Kondensationsstufe III hinreichend Kondensat gespeichert werden kann, um das Leitungssystem dieses Kondensatkreislaufes über die Leitung 78 zu füllen. Wie das im einzelnen geschieht, ist dem Fachmann bekannt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, derer Eindampfanlage im wesentlichen der der Fig. ί entspricht, ist von einem Abscheider A Brüden über ein Leitung 80 abgezweigt, beispielsweise 300 kg/h be einer Temperatur von 42°C entsprechend einem Drucl von 82 mbar. Dieser Brüden gelangt in einen Brüden verdichter 82, der durch die Leitung 84 mit 300 kg/r Heizdampf einer Temperatur von 2000C und 16 ba betrieben wird. Der Heizdampf entspannt sich in derr
Ki Brüdenverdichter 82 unter Arbeitsleistung und gibt übe die Leitung 86 im vorliegenden Beispiel 600 kg/h Damp einer Temperatur von 54°C unter einem Druck vor 150mBar an eine Stufe 88 eines Vorerhitzers für di Heiz- und Transportluft ab. Aus der Stufe 88 wird ir
r> Pfeilrichtung das Kondensat des Dampfes abgeführt.
Von dem Boden 48 des Verdampfers Vr wird durcl eine Leitung 90 Kondensat einer vorangehender Vorerhitzungsstufe 92 zugeführt und von dort ir Pfeilrichtung abgeführt. Die einzelnen Zahlenangabe!
2» längs der Leitung, durch die die Heiz- und Transportluf strömt, kennzeichnen wieder Temperaturen in 0C.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Erhitzen eines strömenden von einem einzudampfenden und anschließend zu trocknenden Produkt verschiedenen Mediums, das z. B. als Heiz-, Transport- oder Behandlungsmittel für dieses Produkt dient, in einer Anlage, die ein mehrere Kondensationsstufen unterschiedlicher Temperatur aufweisendes Eindampf aggregat und ι ο einen Trockner zum Eindampfen und/oder Trocknen des Produkts umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das strömende Medium in wenigstens zwei Stufen wenigstens teilweise durch Brüden und/oder Kondensat aus wenigstens zwei '5 dieser Kondensationsstufen erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dcß frischer Heizdampf unter Zufügung von Brüden, die von wenigstens einer Kondensationsstul'e abgezapft sind, arbeitsleistend entspannt das Gemisch verdichtet, wenigstens einer vorangehenden Kondensationsstufe zugeführt und danach als Heizdampf für das strömende Medium benutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß frischer Heizdampf unter Zufügung von Brüden, die von wenigstens einer Kondensationsstufe abgezapft sind, arbeitsleistend entspannt und verdichtet und wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums — vorteilhaft durch totale Kondensa- -'J tion gewonnenes — Kondensat abgeführt und wenigstens einer in Strömungsrichtung vorangehenden Stufe zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von wenigstens einer Stufe zum Erhitzen des strömenden Mediums — vorteilhaft durch totale Kondensation gewonnenes — Kondensat abgeführt und im Kreislauf einer zugeordneten Kondensationsstufe wieder zugeführt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der frische Heizdampf zur Entspannung unter Arbeitsleistung als Treibdampf einer Treibdüse eines Verdichters für den abgezapften Brüden zugeführt ist.
DE2648219A 1976-10-25 1976-10-25 Verfahren zum Erhitzen eines strömenden, von einem einzudampfenden und anschließend zu trocknenden Produkt verschiedenen Mediums, das z.B. als Heiz-, Transport- oder Behandlungsmittel für dieses Produkt dient Expired DE2648219C3 (de)

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