NL1001936C2 - Werkwijze en inrichting voor het althans ten dele verwijderen van water uit een vloeibare substantie. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze en inrichting voor het althans ten dele verwijderen van water uit een vloeibare substantie

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het althans ten dele verwijderen van vloeistof, in het bijzonder water, uit een vloeibare substantie die vaste bestanddelen bevat.

5 De uitvinding is in het bijzonder maar niet uitsluitend van nut bij het verwerken van drijfmest, en zal daarom in het hiernavolgende voor een dergelijk toepassingsvoorbeeld worden beschreven.

Drijfmest is een nagenoeg vloeibare substantie met een 10 gehalte aan vaste stof van minder dan ongeveer 10 %, die gevormd wordt als afvalproduct van vee. In principe kan deze substantie benut worden als meststof, maar de recent steeds strenger wordende milieuvoorschriften beperken de gewichts-hoeveelheden van de mest die door de boeren mogen worden 15 gebruikt op hun land. Voorts zijn beperkingen gesteld aan de hoeveelheid zouten en mineralen die in het milieu gebracht mag worden. Het is derhalve gewenst om deze substantie in te dikken, dat wil zeggen te ontdoen van althans een deel van het daarin aanwezige water. Een bijkomend voordeel is, dat de 20 aldus ingedikte substanties op meer economische wijze te transporteren zijn. Door het indikken verkrijgt de substantie een economisch hogere waarde, omdat het een verhandelbaar produkt is, dat bovendien eenvoudiger en goedkoper te hanteren is.

25 Er zijn op zich reeds methoden bekend om mest te verwerken, waarbij twee productstromen ontstaan, te weten een eerste productstroom met een verhoogd gehalte aan vaste stoffen en een tweede productstroom met een verlaagd gehalte aan vaste stof. In het hiernavolgende zal de eerste product-30 stroom ook worden aangeduid met de term "steekvaste fraktie" en zal de tweede productstroom ook worden aangeduid met de term "natte fraktie".

1001936 2

Een belangrijk probleem van conventionele indikkings-processen is dat de natte fraktie een dusdanig hoog gehalte heeft aan stoffen zoals ammoniak/ mineralen, en zouten, in het bijzonder fosfaten en nitraten, dat lozing op het oppervlakte-5 water of op het riool wegens milieuvoorschriften niet is toegestaan. Het is derhalve een belangrijk doel van de onderhavige uitvinding een indikkingsproces te verschaffen waarbij de natte fraktie een dusdanige samenstelling heeft, dat vrije lozing op het oppervlaktewater of op het riool is 10 toegestaan. Meer in het bijzonder beoogt de onderhavige uitvinding een indikkingsproces te verschaffen waarbij de natte fraktie in hoofdzaak bestaat uit herbruikbaar water, bij voorkeur zuiver water.

Een verder belangrijk doel van de onderhavige uitvinding 15 is het verschaffen van een efficiënte en rendabele indikkings-methode die relatief weinig energie kost.

Heer in het bijzonder beoogt de onderhavige uitvinding een scheidingsmethode te verschaffen die energie, al dan niet via primaire energiedragers, zo nuttig mogelijk benut danwel 20 hergebruikt. Op deze wijze zal de mestverwerking integraal bezien zo economisch mogelijk geschieden ten aanzien van zowel milieu-hygiënische aspecten als energieverbruik als uit financieel-economisch oogpunt.

Een belangrijk aspect van de werkwijze volgens de 25 onderhavige uitvinding is daarin gelegen, dat de te behandelen substantie wordt gebracht op een verhoogde druk en verhoogde temperatuur, en vervolgens wordt verstoven in een gas-atmosfeer, waarbij de vloeistof vóór of na de verstuiving bij voorkeur elektrostatisch wordt opgeladen. Hierdoor wordt een 30 snelle en efficiënte verdamping van het water bewerkstelligd.

Bij voorkeur wordt genoemde verstuivings-stap uitgevoerd op substantie waarvan het gehalte aan vaste stof lager is dan ongeveer 10 massa%, opdat verpompen op eenvoudige wijze mogelijk is. Indien de te behandelen substantie een hoger 35 gehalte aan vaste stof heeft, wordt bij voorkeur een voorbehandeling uitgevoerd om dat gehalte te verlagen. Een dergelijke voorbehandeling kan op geschikte wijze worden 1001936 3 uitgevoerd door bijvoorbeeld centrifugeren of filtratie. Het zal duidelijk zijn dat deze voorbehandeling achterwege kan blijven indien het gehalte aan vaste stof van de te behandelen substantie voldoende laag is.

5 Deze en andere aspecten, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen verduidelijkt worden door de hiernavolgende beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm van een mestverwerkingsinrichting volgens de uitvinding, onder verwijzing naar de tekening, waarin: 10 figuur 1 een stromingsschema is van een mestverwerkings-inrichting; en figuur 2 schematisch een vloeistofonderbreker toont.

In figuur 1 is een mestverwerkingsinrichting in zijn 15 algemeenheid aangeduid met het verwijzingscijfer 1. De mestverwerkingsinrichting 1 omvat een voorbehandelsectie 10 voor -het verlagen van het gehalte aan vaste stof in de te bewerken substantie. De voorbehandelsectie 10 omvat een eerste verzamelvat 11 voor het ontvangen van drijfmest 2, waarvan de 20 samenstelling typisch ongeveer 10% vaste stof in water is. Via een leiding 12 met daarin opgenomen een door een motor 14 aangedreven pomp 13, bijvoorbeeld een verdringerpomp, is een uitgang 15 van het eerste verzamelvat 11 verbonden met een ingang 16 van een eerste scheidingseenheid 17.

25 Opgemerkt wordt, dat daar waar in de onderhavige beschrijving de samenstelling van de substanties wordt beschreven, met de uitdrukking ”%" massaprocenten worden bedoeld.

De eerste scheidingseenheid 17 kan bijvoorbeeld een 30 conventionele centrifuge-eenheid of filtratie-eenheid zijn, en omvat een eerste uitgang 18 en een tweede uitgang 20. Bij de eerste uitgang 18 verlaat ingedikte substantie de eerste scheidingseenheid 17, om via een leiding 19 te worden afgevoerd, in het weergegeven voorbeeld terug naar het eerste 35 verzamelvat 11. Bij de tweede uitgang 20 verlaat substantie met een verlaagd gehalte aan vaste stof de eerste scheidingseenheid 17, om via een leiding 21 te worden toegevoerd naar 1001936 4 een tweede verzamelvat 22. Deze substantie zal worden aangeduid met het verwijzingscijfer 30.

Typisch bedraagt het gehalte aan vaste stof in de substantie 30 die de eerste scheidingseenheid 17 bij de tweede 5 uitgang 20 verlaat, ongeveer 2 %. Het zal duidelijk zijn dat, indien de te behandelen mest een laag vaste-stofgehalte heeft, de voorbehandelsectie 10 achterwege kan blijven en dat dan het tweede verzamelvat 22 kan dienen als ingang voor de te behandelen mest.

10 Doordat ingedikte substantie via de leiding 19 wordt teruggevoerd naar het eerste verzamelvat 11, wordt daaraan steeds meer water onttrokken en stijgt het gehalte aan vaste stof steeds meer. Wanneer dat gehalte is gestegen tot ongeveer 40 %, is de viscositeit daarvan dermate hoog dat de mest als 15 voldoende steekvaste stof kan worden afgevoerd. Afhankelijk van onder meer het Theologisch gedrag van de ingedikte substantie en van de fysische mogelijkheden van de geïnstalleerde apparatuur, kan de onttrekking van water nog verder worden voortgezet, waarbij het gewenst is een vaste-20 stofgehalte van ca. 55 % of meer te bereiken.

Een essentieel onderdeel van de mestverwerkingsinrichting 1 volgens de onderhavige uitvinding is een indampapparaat 100, dat de vorm heeft van een in hoofdzaak gesloten vat met een 25 inwendige verdampingsruimte 107. Het indampapparaat 100 heeft bij voorkeur een in hoofdzaak cirkel-cilindrische zijwand 101, een bovenwand 102 en een onderwand 103. Bij een centrale plaats in de bovenwand 102 is ten minste één substantieingang 104 aangebracht, die via een leiding 110 is verbonden met een 30 uitgang 23 van het tweede verzamelvat 22. Met de leiding 110 zijn een door een motor 111 aangedreven pomp 112, bijvoorbeeld een verdringerpomp, en een eerste verwarmingseenheid 113 geassocieerd. De pomp 112 en de verwarmingseenheid 113 zijn gekozen om de substantie 30 toe te voeren naar de ingang 104 35 van het indampapparaat 100, zodanig dat de substantie 30 bij het bereiken van die ingang 104 een verhoogde druk en een verhoogde temperatuur heeft. Geschikte waarden voor de druk en 1001936 5 temperatuur zijn respectievelijk ongeveer 10 baro en 100 °C. Belangrijk in dit opzicht is, dat de druk hoger wordt gekozen dan 1,5 baro en dat de temperatuur hoger wordt gekozen dan 50 °C, liefst zelfs hoger dan 65 eC.

5

Het indampapparaat 100 heeft voorts een gasingang 140 voor het ontvangen van gas, alsmede een gasuitgang 141 voor het afvoeren van gas. De gasingang 140 en de gasuitgang 141 zijn met elkaar verbonden door een gasleiding 142, waarin een 10 aandrijfeenheid, in het weergegeven voorbeeld een door een motor 144 aangedreven ventilator 143, is opgenomen voor het tot stand brengen van een gasstroming in het inwendige van het indampapparaat 100. In het weergegeven voorbeeld bevindt de gasingang 140 zich in de bovenwand 102 van het indampapparaat 15 100, en bevindt de gasuitgang 141 zich in de onderwand 103, zodat de gasstroming in het inwendige van het indampapparaat 100 van boven naar beneden is gericht. Het is echter ook mogelijk dat de ingang 140 en de uitgang 141 zijn verwisseld, zodat de gasstroming in het inwendige van het indampapparaat 20 100 van beneden naar boven is gericht.

Desgewenst is het mogelijk om het indampapparaat 100 te bedrijven met een gesloten gascircuit. Het is echter ook mogelijk om vers gas aan te zuigen, waartoe een gasinlaat 120 via een leiding 121 met daarin opgenomen een afsluitbare klep 25 122 is gekoppeld met de gasleiding 142. Ook is het mogelijk om gebruikt gas af te blazen naar de omgeving, waartoe een gasuitlaat 130 via een leiding 131 met daarin opgenomen een afsluitbare klep 132 is gekoppeld met de gasleiding 142.

In principe kan het toegepaste gas een willekeurig 30 geschikt gas zijn. Een voorbeeld van een in het algemeen geschikt gas is omgevingslucht, en vanwege de goede en economische beschikbaarheid daarvan wordt daar de voorkeur aan gegeven. In het hiernavolgende zal de uitvinding derhalve verder worden beschreven onder toepassing van lucht.

35 De lucht die het indampapparaat 100 via de luchtingang 140 binnen komt, heeft een relatief lage vochtigheid, bij voorkeur in de orde van 10 gr/m3 of minder. Eventueel kan in 1001936 6 de leiding 142, stroomopwaarts van de luchtingang 140, een inrichting zijn opgenomen voor het desgewenst beïnvloeden van de luchtvochtigheid. De temperatuur van de lucht is hoger dan omgevingstemperatuur maar lager dan de temperatuur van de 5 substantie 30 bij de ingang 104. Een geschikt bereik voor de luchttemperatuur is bijvoorbeeld ongeveer 40 - 60 °C. De druk direct stroomopwaarts van de ingang 140 is in hoofdzaak gelijk aan de atmosferische druk, verhoogd met minstens de drukval tussen de uitgang van de pomp 143 en de ingang van de pomp 10 143.

De ingang 104 van het indampapparaat 100 is voorzien van ten minste één verstuiver 105, waar de genoemde leiding 110 voor de substantie 30 in uitmondt. De verstuiver 105 is ontworpen om de substantie 30 te verstuiven tot zeer kleine 15 druppels met een grootte (diameter) van gemiddeld ongeveer 10 μπι. Bij voorkeur, en zoals geïllustreerd, is de verstuiver 105 daartoe uitgevoerd als een tweetrapsverstuiver, waarin eerst de substantie 30 hydraulisch wordt verstoven tot kleine druppels, waarna een naverstuiving plaatsvindt door middel van 20 een luchtstroming die bij kanalen 147 wordt toegevoerd naar genoemde kleine druppels, als gevolg waarvan deze kleine druppels in heftige rotatie gebracht zullen worden waardoor zij zich opsplitsen in zeer kleine druppels.

Met hydraulische verstuiving wordt bedoeld, dat de 25 substantie 30 onder relatief hoge druk wordt geperst door dunne kanaaltjes, waardoor een fijne vloeistofnevel wordt gevormd, onder meer als gevolg van de plotselinge drukverlaging. Dit proces is op zich bekend. De hierdoor geproduceerde druppels hebben doorgaans een gemiddelde 30 volumetrische diameter van ongeveer 100 μπι of meer, en hebben vrijwel geen rotatiebeweging. Door het inblazen van gas (lucht) in die nevel wordt enerzijds de vloeistofnevel uit elkaar getrokken, dat wil zeggen dat de gemiddelde onderlinge afstand tussen de druppels wordt vergroot, en anderzijds 35 worden de in de eerste stap gevormde druppels zodanig in rotatie gebracht, dat de centrifugale kracht binnen elke druppel boven een kritische waarde komt waardoor de druppels 1001936 7 uit elkaar spatten in zeer kleine druppels. Bovendien roteren deze zeer kleine druppels zeer snel, zodat op macroscopische schaal de turbulentie gering kan zijn (de stroming kan zich zelfs laminair gedragen) terwijl op microscopische schaal, in 5 de buurt van de grenslaag van de zeer kleine druppeltjes, een sterke turbulentie aanwezig kan zijn.

Genoemde zeer kleine druppels hebben een relatief zeer grote oppervlakte/volume-verhouding. Als gevolg van die relatief grote oppervlakte/volume-verhouding in combinatie met 10 de relatief hoge druk en temperatuur van de druppels, in combinatie met een relatief lage warmte-overdrachtsweerstand als gevolg van genoemde rotatiebeweging, vindt er een snelle verdamping plaats aan het oppervlak van elke druppel, waardoor er direct buiten dat oppervlak een dunne laag ontstaat met een 15 relatief hoge partiële waterdampdruk, terwijl het nabij het oppervlak gelegen buitengebied van de druppel afkoelt ten opzichte van de kern daarvan. Doordat de lucht die wordt ingevoerd in het indampapparaat 100, een relatief lage partiële waterdampdruk heeft, zodat er een relatief groot 20 verschil is tussen de partiële waterdampdruk in genoemde dunne laag en de partiële waterdampdruk in de lucht, terwijl voorts als gevolg van genoemde rotatiebeweging de lucht nabij de druppels lokaal turbulent is, wordt de zojuist gevormde waterdamp relatief snel opgenomen en afgevoerd door de 25 omgevingslucht. Doordat de kern van de druppel warmer is dan het nabij het oppervlak gelegen buitengebied daarvan, vindt er een warmtetransport plaats vanuit die kern naar dat buitengebied, waardoor de relatief snelle verdamping in stand wordt gehouden.

30 Bij dit proces neemt de temperatuur van de lucht met de waterdamp toe, en neemt de partiële waterdampdruk toe, terwijl de temperatuur van de druppels afneemt, waarbij door de voortschrijdende verdamping van water uit elke druppel de concentratie aan zouten en andere stoffen in die druppels 35 toeneemt. Op een gegeven moment is die concentratie zo hoog geworden, typisch ongeveer 60 %, dat de druppel te beschouwen is als een "vast" deeltje dat kan worden afgevoerd.

1001936 8

Er zijn op zich reeds processen bekend voor het door verdamping indikken van substanties. Steeds wordt daarbij echter de temperatuur van de gasomgeving (lucht) hoger gekozen dan de temperatuur van de substantie (druppels). Een bezwaar 5 daarbij is, dat elke druppel door de omgevingslucht moet worden verwarmd om de verdamping op gang te brengen en/of in gang te houden, waarbij er een warmtetransport plaatsvindt van de omgevingslucht naar het inwendige van elke druppel. Een dergelijk warmtetransport van een gas naar een vloeistof is op 10 zich al relatief inefficiënt. Voorts wordt dit warmtetransport gehinderd door een barrière aan het oppervlak van elk druppel, welke barrière wordt gevormd door enerzijds de zojuiste verdampte waterdamp direct aan het oppervlak, en anderzijds door een daar direct buiten gelegen laagje lucht dat door de 15 warmteoverdracht is afgekoeld.

Het proces volgens de uitvinding heeft deze nadelen niet. Meer jLn het bijzonder is het proces volgens de onderhavige uitvinding een relatief snel en efficiënt verdampingsproces.

Een ander probleem waar bekende processen mee behept 20 zijn, is dat, als gevolg van turbulente stroming op macroscopische schaal, de druppels na verloop van tijd elkaar ontmoeten en samensmelten tot grotere druppels, waardoor de oppervlakte/volume-verhouding afneemt en het verdampingsproces steeds inefficiënter verloopt. Het proces volgens de 25 onderhavige uitvinding heeft minder last van dit probleem, omdata op macroscopische schaal de stroming minder turbulent is, en zelfs laminair kan zijn. Volgens een verder belangrijk aspect van de onderhavige uitvinding kan genoemd probleem verder worden verminderd of zelfs geheel worden geëlimineerd 30 door de druppels elektrostatisch op te laden tot een vrij hoge potentiaal; een geschikte waarde voor die potentiaal is gelegen in het gebied van 10-100 kV; een waarde van ongeveer 30 kV is bevredigend gebleken. Als gevolg van de genoemde oplading zullen de druppels een afstotende kracht op elkaar 35 uitoefenen, die groter wordt naarmate zij elkaar dichter naderen, waardoor de druppels langer als individuele druppels 1001936 9 kunnen blijven bestaan en de efficiënte verdamping langer kan doorgaan.

Om genoemde elektrostatische oplading tot stand te brengen, is voorzien in een hoogspanningsbron 106, welke een 5 willekeurige, op zich bekende hoogspanningsbron kan zijn. De door de hoogspanningsbron 106 gegenereerde hoogspanning kan op eenvoudige wijze worden overgedragen aan de substantie 30 bij de vloeistof, bij voorbeeld doordat een sproeimondstuk van de verstuiver 105 is verbonden met de hoogspanningsbron 106, of 10 doordat de leiding 110 zelf of een daarin opgestelde elektrode, juist voor de verstuiver 105, is verbonden met de hoogspanningsbron 106. In dit verband wordt opgemerkt, dat de substantie 30 in het algemeen elektrisch geleidend zal zijn, waardoor de door de hoogspanningsbron 106 gegenereerde 15 hoogspanning zou kunnen wegvloeien naar de warmtewisselaar 113 en/of naar de opvangbak 22, hetgeen uiteraard ongewenst is.

Een manier om dit de voorkomen is het opnemen van een vloeistofonderbreker 114 in de leiding 110. Figuur 2 toont schematisch een mogelijke constructie van een voorbeeld van 20 een dergelijke vloeistofonderbreker 114, welke een huis 400 omvat met een cilindrische ruimte 401, waarin een cilinder 402 roteerbaar is opgesteld. De cilinder 402 bezit kamers 403 die substantie 30 kunnen opnemen. Het huis 400 heeft een ingang 404 en een uitgang 405 die communiceren met genoemde ruimte 25 401. Nabij de randen van de kamers 403 is een vloeistofdichte afdichting aangebracht tussen de wand van genoemde cilinder 402 en de binnenwand van genoemde ruimte 401, hetgeen ter wille van de eenvoud niet geïllustreerd is. Het huis 400 en de cilinder 402 zijn vervaardigd van een niet-geleidende 30 kunststof. De cilinder 402 wordt geroteerd door het veschil tussen de druk in de substantie 30 bij ingang en uitgang. Bij de ingang 404 vult een kamer 403 zich met substantie 30, welke substantie wordt afgegeven wanneer die kamer 403 de uitgang 405 bereikt. Aldus wordt een elektrische onderbreking in het 35 vloeistofkanaal verschaft terwijl een continue toevoer van substantie 30 naar de verstuiver 105 wordt verzekerd.

1001936 10

De wanden 101, 102 en 103 van het indampapparaat 100 zijn vervaardigd van een elektrisch isolerend materiaal. Hetzelfde geldt voor eventueel binnen het indampapparaat 100 opgestelde organen, zoals bijvoorbeeld stromingsgeleidende organen. Bij 5 voorkeur zijn genoemde wanden dermate glad uitgevoerd, dat druppels zich niet of nauwelijks kunnen hechten aan die wanden, en dat de contactweerstand tussen een wand en een die wand rakende druppel groter is dan ongeveer ΙΟ15 Ω. Hierdoor wordt verzekerd, dat de druppels hun lading niet kwijtraken 10 door contact met de wanden. Een geschikt materiaal voor de wanden is een kunststof zoals polypropyleen.

Nadat de druppels de verdampingsruimte 107 hebben 15 doorlopen, bereiken zij een metalen, althans elektrisch geleidend, filter of zeef 108, dat bijvoorbeeld is verbonden met aardpotentiaal. De ingedampte druppels, die, zoals reeds opgemerkt, nu te beschouwen zijn als vaste deeltjes, kunnen hier hun lading afstaan. Vervolgens verzamelen deze deeltjes 20 zich op de bodem 103 van het indampapparaat 100 om een ingedikte substantie te vormen, die uit het indampapparaat 100 kan worden afgevoerd, en voordeligerwijs als meststof gebruikt kan worden.

Eventueel kan de bodem 103 van het indampapparaat 100 25 zijn voorzien van verwarmingselementen 109, voor het verder drogen van substantie.

Door het bovenbeschreven verdampingsproces is de temperatuur van de lucht in de verdampingsruimte 107 gestegen, 30 typisch tot ongeveer 65-75 eC, terwijl voorts de relatieve luchtvochtigheid is gestegen, typisch tot in de buurt van 100 %

Deze warme, vochtige lucht kan in principe zonder milieuproblemen worden afgevoerd ("geloosd") naar de vrije 35 atmosfeer, via de luchtuitlaat 130. Desgewenst kan die lucht eerst worden ontdaan van ongewenste emissies, zoals bijvoorbeeld geurstoffen. Ook is het mogelijk, dat deze warme, 1001936 11 vochtige lucht nuttig wordt gebruikt, bijvoorbeeld voor het verwannen van bedrijfsruimten, zoals bijvoorbeeld een stal, in welk geval het totale bedrijfseconomisch rendement van een boerderij verbetert. Aldus is het mogelijk de lucht die de 5 verdampingsruimte 107 verlaat, uit het systeem af te voeren (bij voorbeeld bij de uitlaat 130), en het systeem te voeden met verse lucht (bij voorbeeld via de luchtinlaat 120), welke mogelijkheid in het bijzonder nuttig is indien de weersomstandigheden zodanig zijn, dat de luchtvochtigheid relatief 10 laag is. Desgewenst kan die verse lucht voorafgaand aan de introductie in het indampapparaat 100 worden verwarmd tot een gewenste temperatuur; wegens de eenvoud is dit in de figuur niet apart geïllustreerd.

Als alternatief is het mogelijk dat de lucht die de 15 verdampingsruimte 107 verlaat, wordt gekoeld en gedroogd, en voor "hergebruik" wordt teruggevoerd naar de luchtingang 140 van het indampapparaat 100. Zoals de figuur toont, kan daartoe met de luchtleiding 142 een koeleenheid 145 zijn gekoppeld. Door het afkoelen van deze lucht zal het daarin aanwezige 20 water althans ten dele condenseren; het condensaat wordt bij 146 opgevangen, en kan zonder probleem worden gebruikt als zuiver water, of worden afgevoerd naar het oppervlaktewater of het riool. Eventueel kan de gedroogde lucht voorafgaand aan de herintroductie in het indampapparaat 100 worden verwarmd tot 25 een gewenste temperatuur; wegens de eenvoud is dit in de figuur niet apart geïllustreerd.

In het voorgaande zijn de werkwijze en inrichting beschreven voor het eigenlijke indikkings- cq. indampings-30 proces. Voor de juiste werking van dat proces is de aard en constructie van de genoemde verwarmingseenheid 113 niet essentieel. In het hiernavolgende zal worden beschreven dat een dergelijke werkwijze en inrichting een bijzonder energiezuinig karakter kunnen hebben. Die energie-zuinigheid is 35 voornamelijk gebaseerd op het feit, dat de lucht die de verdampingsruimte 107 wordt ingevoerd, een lagere temperatuur heeft dan de substantie 30, en dat de lucht die de 1001936 12 verdampingsruimte 107 verlaat een verhoogde temperatuur en vochtigheidsgraad heeft. In tegenstelling tot conventionele processen, waarbij de lucht wordt gebruikt om energie toe te voeren aan het verdampingsproces, waarbij dus de energie-5 inhoud van de lucht afneemt, neemt bij het proces volgens de onderhavige uitvinding de energie-inhoud van de lucht toe, zodat bij het voor hergebruik geschikt maken van de lucht (afkoeling en condensatie) energie vrijkomt. Deze energie kan volgens een aspect van de uitvindingsgedachte worden 10 teruggevoerd naar het verstuivingssysteem.

In de figuur is met het verwijzingscijfer 200 een gasverbrandingsmotor aangeduid, die bijvoorbeeld geschikt kan zijn voor verbranding van LPG, diesel, benzine, aardgas, 15 biogas, enz. De gasverbrandingsmotor 200 heeft een gasinlaat 201 voor het ontvangen van brandstofgas, en een luchtinlaat 202 voor het ontvangen van zuurstof. Het verbrande gas verlaat de motor 200 via een uitlaat 203, en heeft dan een temperatuur die hoger is dan 200 °C, typisch ongeveer 250-350 °C. In 20 principe zou de verwarmingseenheid 113 kunnen zijn ingericht om direct gevoed te worden met het hete uitlaatgas. In de weergegeven uitvoeringsvorm echter is de verwarmingseenheid 113 een warmtewisselaar, die is aangesloten op een gesloten koelcircuit 210 van de motor 200. Het koelmedium in dat koel-25 circuit 210 kan een willekeurig geschikt medium zijn, bijvoorbeeld water.

Het koelwater bereikt de motor 200 met een relatief lage temperatuur, typisch ongeveer 10-30 °C, via een inlaatleiding 211, en verlaat de motor 200 met een relatief hoge 30 temperatuur, typisch ongeveer 40-90 °C, via een uitlaatleiding 212. De uitlaatleiding 212 is verbonden met een ingang 216 van een rookgaskoeler 215, waaraan het hete uitlaatgas van de motor 200 vanuit de uitlaat 203 wordt toegevoerd. In de rookgaskoeler 215 wordt het hete uitlaatgas van de motor 200 35 afgekoeld, desgewenst zelfs tot onder het dauwpunt van de rookgassen, en wordt de temperatuur van het koelwater verhoogd tot typisch ongeveer 120 °C bij een druk van 2,5 baro of meer.

1001936 13

Een uitgang 217 van de rookgaskoeler 215 is verbonden met een ingang 218 van de warmtewisselaar 113, teneinde met het hete koelwater de temperatuur van de substantie 30 op de gewenste waarde te brengen, waarbij de temperatuur van het koelwater 5 daalt, typisch tot ongeveer 10 °C boven de temperatuur van de inkomende substantie 30

Een uitgang 219 van de warmtewisselaar 113 is via een eerste leiding 220 en een tweede leiding 221 gekoppeld met de inlaatleiding 211 van de motor 200, teneinde het koelwater 10 terug te voeren naar de motor 200. Voor het doen circuleren van het koelwater in het koelcircuit 210 is een door een motor 222 aangedreven pomp 223 opgenomen in het circuit. Deze motor 223 bevindt zich bij voorkeur in een gedeelte van het koelcircuit 210 waar het koelwater een relatief lage temperatuur 15 heeft; in het geïllustreerde voorbeeld is de motor 223 opgenomen in de genoemde tweede leiding 221.

De warmte-inhoud van het koelwater bij de uitgang 219 van de warmtewisselaar 113 kan nuttig gebruikt worden, bijvoorbeeld voor het verwarmen van de ingedampte substantie die zich 20 verzamelt op de bodem 103 van het indampapparaat 100. In het weergegeven voorbeeld is daartoe de genoemde eerste leiding 220 via respectieve toevoerleidingen 224 verbonden met ingangen van de genoemde verwarmingselementen 109, waarvan de uitgangen via respectieve afvoerleidingen 225 zijn verbonden 25 met de genoemde tweede leiding 221. Het zal duidelijk zijn dat het aantal van die verwarmingselementen 109, waarvan er in de figuur twee zijn getoond, in principe vrij kan worden gekozen.

Desgewenst kan in het koelcircuit 210 een waterkoeler 226 zijn opgenomen, voor het koelen van het koelwater om de 30 temperatuur daarvan geschikt te maken voor terugvoeren naar de motor 200. Indien de energie die door het koelwater wordt opgenomen bij de motor 200, meer is dan de energie die door de genoemde energie"verbruikers" wordt afgenomen van het koelwater, zou zonder een dergelijke waterkoeler 226 de 35 temperatuur van het koelwater oncontroleerbaar stijgen. Als alternatief zou de waterkoeler 226 bijvoorbeeld vervangen 1001936 14 kunnen worden door één of meerdere radiatoren of convectoren van een centraal verwarmingssysteem.

Voor het nuttig gebruiken van de energie die vrijkomt bij 5 het af koelen van de lucht die de ruimte 107 verlaat en bij het condenseren van de daarin aanwezige waterdamp, omvat de inrichting 1 een gesloten warmtepompcircuit 300, dat is gebaseerd op het verdampen en condenseren van een medium, waarbij respectievelijk warmte door het medium wordt opgenomen 10 en door het medium wordt afgestaan. Het in het warmtepompcircuit 300 circulerende warmtepompmedium kan een willekeurig geschikt medium zijn, bijvoorbeeld ammoniak of freon.

Het warmtepompcircuit 300 omvat een door de genoemde motor 200 aangedreven compressor 301 voor het comprimeren van 15 het warmtepompmedium. De compressor 301 is aangesloten op een condensor 302 voor het condenseren van het gecomprimeerde warmtepompmedium. Via een leiding 303 bereikt het warmtepompmedium in vloeibare toestand de genoemde koeleenheid 145, waar het warmtepompmedium door verdamping en expansie warmte kan 20 opnemen voor het af koelen van lucht uit de ruimte 107. Via een leiding 304 wordt het warmtepompmedium in gasvormige toestand teruggevoerd naar de compressor 301, en vanuit de compressor 301 wordt het warmtepompmedium, zoals vermeld, naar de condensor 302 gevoerd. De bij het condenseren van het gecomprimeerde 25 warmtepompmedium in de condensor 302 vrijkomende warmte wordt overgedragen aan het koelwater in het koelwatercircuit 210. Daartoe is de condensor 302 opgenomen in het koelwatercircuit 210, en wel bij voorkeur bij een locatie waar de temperatuur van het koelwater het laagst is, dat wil zeggen juist voor de 30 ingang 211 van de motor 200.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat het mogelijk is de weergegeven uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding te veranderen of te modificeren, zonder 35 de uitvindingsgedachte of de beschermingsomvang te verlaten.

Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat aan de substantie 30, voorafgaand aan de verstuiving, een kleine hoeveelheid wordt 1001936 15 toegevoegd van een middel voor het verlagen van de oppervlaktespanning, waartoe op zich bekende middelen gebruikt kunnen worden. Hierdoor wordt de verstuiving tot kleine druppels vergemakkelijkt, terwijl voorts het verdampen van 5 water uit elke druppel minder energie kost. Desgewenst kan het verstuiven worden uitgevoerd met meerdere verstuivers.

Voorts kan de voorbehandelsectie 10 zijn ingericht om te verzekeren dat de grootte van de vaste deeltjes in de substantie 30 kleiner is dan een voorafbepaalde grenswaarde, 10 welke grenswaarde typisch in de orde ligt van 0,1 μιη, en gekozen is om verstopping van de verstuiver 105 te voorkomen. De voorbehandelsectie 10 kan daartoe een geschikt filter omvatten.

Ook kan de uitvinding worden toegepast bij het 15 verwijderen van andere vloeistoffen dan water uit een vloeibare substantie.

pok zijn andere gasstromingsrichtingen mogelijk door het kiezen van geschikte locaties voor de ingang 140 en de uitgang 141.

20 Ook kan voor het aandrijven van compressor 301 een aander type aandrijfinrichting, bijvoorbeeld een elektromotor worden gebruikt, maar het gebruik van een gasverbrandingsmotor verdient de voorkeur vanwege de hoeveelheid warmte die daardoor geproduceerd wordt.

1001956

Claims (18)

1. Werkwijze voor het althans ten dele verwijderen van een vloeistof zoals water uit een vloeibare substantie, waarbij de substantie door middel van een tweetrapsverstuivingsproces tot zeer kleine druppels wordt verstoven in een gasatmosfeer, 5 welke tweetrapsverstuivingsproces een hydraulische verstuiving omvat gevolgd door een gasverstuiving, waarbij de temperatuur van de substantie hoger is dan de temperatuur van het gas.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de temperatuur van 10 de substantie ongeveer 100 °C bedraagt en de temperatuur van het gas ongeveer 40 eC bedraagt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de relatieve luchtvochtigheid van het gas voorafgaand aan de verstuiving 15 ongeveer 7 gr/m3 bedraagt.

4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de druppels elektrostatisch worden opgeladen tot een potentiaal in het gebied van 30 kV. 20

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de substantie wordt voorbehandeld voor het verlagen van het vaste-stofgehalte tot ongeveer 10% of minder, bij voorkeur in het gebied van 2-3%, en voor het vermijden van vaste deeltjes 25 in de substantie met een afmeting groter dan een voorafbepaalde grenswaarde, welke bij voorkeur ongeveer 0,1 pm bedraagt.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij 30 de gebruikte lucht met de waterdamp wordt afgevoerd naar de omgeving, en waarbij verse buitenlucht wordt aangevoerd. 1001936

7. Werkwijze volgens één der conclusies 1-5, waarbij de gebruikte lucht wordt afgekoeld en de daarin aanwezige waterdamp althans ten dele condenseert, en waarbij de aldus afgekoelde lucht opnieuw wordt gebruikt. 5

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij de energie die vrijkomt bij het afkoelen van de gebruikte lucht en het condenseren van de daarin aanwezige waterdamp, althans ten dele wordt teruggevoerd naar het verstuivingsproces. 10

9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij aan de substantie (30), voorafgaand aan de verstuiving, een kleine hoeveelheid wordt toegevoegd van een middel voor het verlagen van de oppervlaktespanning. 15

10. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één der conclusies 1-9, omvattende: een indampapparaat (100) met een verstuiver (105); een ingang (22) voor het ontvangen van substantie (30); 20 een tussen de ingang (22) en de verstuiver (105) gekoppelde leiding (110) voor het transporteren van substantie (30); met genoemde leiding (110) geassocieerde pompmiddelen (112) voor het onder verhoogde druk pompen van substantie (30) door genoemde leiding (110); 25 met genoemde leiding (110) geassocieerde, bij voorkeur stroomafwaarts van genoemde pompmiddelen (112) opgestelde verwarmingsmiddelen (113) voor het verwarmen van de substantie (30); een ingang (140) voor het toevoeren van lucht naar het indamp-30 apparaat (100), en een uitgang (141) voor het afvoeren van lucht en waterdamp uit het indampapparaat (100).

11. Inrichting volgens conclusie 10, waarbij met de verstuiver (105) een hoogspanningsbron (106) is verbonden, en 35 waarbij is voorzien in middelen (108) voor het verzamelen en afvoeren van lading. 1001936

12. Inrichting volgens conclusie 11, waarbij de uitgang (141) via een leiding (142) is gekoppeld met de ingang (140).

13. Inrichting volgens conclusie 11 of 12, waarbij een 5 koeleenheid (145) is gekoppeld met de uitgang (141) voor het afkoelen van lucht.

14. inrichting volgens conclusie 13, waarbij is voorzien in middelen (210, 300) voor het transporteren van bij de 10 koeleenheid (145) vrijkomende warmte naar de verwarmingsmiddelen (113).

15. Inrichting volgens één der conclusies 10-14, waarbij is voorzien in een gasmotor (200), waarvan het uitlaatgas wordt 15 geleid door een rookgaskoeler (215); en waarbij genoemde gasmotor (200) is voorzien van een koelwatercircuit (210) dat, gezien in stromingsrichting vanaf genoemde motor (200), genoemde rookgaskoeler (215) en genoemde verwarmingsmiddelen (113) omvat. 20

16. Inrichting volgens conclusie 15, waarbij genoemde koeleenheid (145) is opgenomen in een warmtepompcircuit (300), dat voorts een compressor (301) en een condensor (302) omvat; waarbij genoemde compressor (301) wordt aangedreven door de 25 genoemde gasmotor (200), en waarbij genoemde condensor (302) tevens deel uitmaakt van genoemd koelwatercircuit (210).

17. Inrichting volgens één der conclusis 15-16, waarbij de bodem (103) van het indampapparaat (100) is voorzien van 30 althans één door genoemd koelwatercircuit (210) gevoed verwarmingselement (109).

18. Inrichting volgens één der conclusies 10-17, waarbij is voorzien in middelen (10) voor het voorbehandelen van de 35 substantie, welke voorbehandelmiddelen (10) zijn ingericht om uit de ontvangen substantie een fractie met een vaste- 7001936 stofgehalte van in hoofdzaak ongeveer 10% af te scheiden en toe te voeren naar genoemde ingang (22). 1001936