DE2041036A1

DE2041036A1 - Mit Wubelstroemung arbeitender Zerstaeubungstrockner

Info

Publication number: DE2041036A1
Application number: DE19702041036
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Fluid Energy Processing and Equipment Co
Current assignee: Fluid Energy Processing and Equipment Co
Priority date: 1970-06-08
Filing date: 1970-08-18
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR2186842A5; US3667131A; ES381631A1

Description

Fluid Energy Processing and Equipment Co. in Hatfield, Pa.,

V.St.A.

Mit Wirbelströmung arbeitender Zerstäubungstrockner

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zerstäubungstrockner, der mit einem unter hoher Gesehwindungkeit strömenden, elastisohen Druckmittel wie Druckluft, Druckgas oder Dampf betrieben wird und insbesondere zum Sohnelltrocknen von flüssigen Aufschwemmungen, z.B. Papiermasse oder mit feinen Feststoffen versetzten flüssigen Lösungen, dienen soll.

Mit einer Wirbelströmung arbeitende Zerstäubungstrockner sind an sich bekannt und arbeiten für den Jeweiligen Zweck in der Regel zufriedenstellend. Die Trocknung der zerstäubten Feinteilchen erfolgt dabei sehr rasch oder blitzartig, ehe die* *- Teilchen die Möglichkeit haben, zusammenzubacken bzw. zu agglomerieren. Bei diesen bekannten Zerstäubungstrooknern werden die getrockneten Teilchen dann mit Zentrifugalbeschleunigung durch einen gekrümmten Leitweg getrieben, wobei die am besten getrockneten, d.h. die leichtesten Teilchen^im Bereich der inneren Zone der umlaufenden Strömung verbleiben, während die

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weniger vollständig getrockneten, d.h. die schwereren Teilchen, in der Außenzone der umlaufenden Strömung gefördert werden. Bei der Zentrifugalbewegung strömen die in der inneren Zone befindlichen, leichteren Teilchen in eine im inneren Bereich angeordnete Auslaßleitung, während die schwereren Teilchen in die Trockenzone zurückströmen, wo sie zum weiteren Trocknen mit zusätzlichem Aufgabematerial gemischt werden.

Diese bekannten Zentrifugaltrockner haben Jedoch gewisse Nachteile. Beispielsweise reicht die anfängliche Schnelltrocknung nicht immer aus, um alle Teilchen vollständig zu trocknen. Demgemäß mußte einjgroßer Anteil dieser weniger trocknen, schwereren Teilchen zum weiteren Trocknen im Umlauf verbleiben. Hierdurch wird nicht nur die Leistung des Trockners vermindert, sondern eine mögliche Verstopfung der Trockenkammer eingeleitet und die Zerstäubung und Schnelltrocknung des weiterhin zugeführten Ausgangsmaterials beeinträchtigt, well sich das im Umlauf geförderte, nicht ausreichend getrocknete Material auf den frisch zugeführten und zerstäubten Teilchen ablagert und eine Klurapenblldung verursacht, wie dies in ähnlicher Weise bei der Entstehung von Hagel der Fall ist. Ein anderer Nachteil der bisherigen Zentrifugaltrockner ist dadurch bedingt, daß im Zerstäubungs- und Trocknungsbereich durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Zerstäutungsmedlums ein Vakuum entstehen kann, das eine Kavitation an den Wänden des Trockners verursacht, Dieses Vakuum hat nicht nur zur Folge, daß ein Teil desjenigen Gutes, das bereits ausreichend getrocknet ist, aus dem Bereich

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der Austrittsöffnung abgesaugt und in die Trockenkammer zurückgeleitet wird, sondern es beeinträchtigt auch die Verteilung des frisch zugeführten Aufgabematerials. Schließlich erfolgte bei den bekannten Zentrifugaltrocknern die Schnelltrocknung mitunter so rasch, daß die Teilchen eine harte Außenfläche erhielten, im Kern aber noch nicht ausreichend getrocknet waren»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugaltrockner zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist und so betrieben werden kann, daß alle Teilchen einer zugeführten Aufschwemmung in einem einzigen Durchgang und ohne Notwendigkeit einer Zurückleitung und Umwälsung durch die Trookenzone wirksam und vollständig getrocknet werden» In Verbindung damit sollen auch die Yakuumbildung Im Zuführungsbereioh des Materials und das Harttrocknen der Teilehen ohne Beeinträchtigung der Schnelltrocknung vermieden werden«

Dies wird bei einem ringförmigen Zerstäubungstrockner₉ dessen an eine tangentiale Einlaßkammer sich'anschließend©..Ring=.-leitung vor ihrer Rückführung zur Einlaßkammer mit einer innenseitig abzweigenden Austrittsleitung versehen ISt₉ im Bereich der Einlaßkammer mindestens eine zu deren Längsachse geneigte Einströmdüse für heißes₉ niedergespanntes_s gasförmiges Fördermittel und an ihrem Eintrittsende eine Zerstäubungsvorrichtung für die zu trocknende Masse aufweist, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Einlaßkammer an ihrem Eintrittsende eine Mehrzahl von auf den Umfang verteilt liegenden, in Eintrittsrichtung gleichsinnig geneigten, radialen Einströmdüsen aufweist.

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die gleichfalls mit heißenj, niedergespanntem Fördermittel beaufschlagt und so angeordnet sind,daß sich Ihre Eintrittsstrahlen in der Einlaßkammer in Abstand von der Zerstäubungsvorrichtung für die zu trocknende Masse in einem Punkt schneiden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind für eine solche Ausbildung eines Zerstäubungstrockners besondere Anordnungen und Ausgestaltung der Zerstäubungsdüsen, ihre Ausrüstung mit Reinigungsdüsen, eine axiale Verstellbarkeit der Einzeldüsen jedes Düsensatzes und eine Verbindung »4-fc der ringförmigen Trocknungsleitung mit dem Eintrittsende der Einlaßkammer durch eine oder mehrere Abzweigleitungen vorgesehen, um durch diese Maßnahmen die Bildung von Ablagerungen und Verkrustungen in der Einlaßkammer zu erschweren.

Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung eines Zentrifugaltrockners nach der Erfindung, und zwar zeigen

Fig. 1 ein Schema des Trockners in einem Schnitt durch die Leitungen,

Flg. 2 eine Teilstirnansicht nach der Linie 2-2 von Flg.l,

Fig. 3 einen Teilgrundriß des in Flg. 1 dargestellten Trockners,

Fig. k die Teilseitenansicht einer etwas abgewandelten Ausführung des Trockners nach Fig. 1,

Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 von Flg. b und Fig. 6 eine abgeänderte Ausführungjdeijzuführungsstelle des Trockners in einer vergrößerten Seitenansicht.

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Der in Pig. 1 in einem senkrechten Schnitt dargestellte Zentrifugal- oder Wirbeltrockner 10 weist einen in der Durontrittsrichtung im wesentlichen geradlinigen Einlaßraum 12 auf, der mit einem Krümmer Ik in einen ansteigenden Teil 16 übergeht. Der ansteigende Teil 16 ist durch einen Krümmer 18 mit einem im wesentlichen horizontalen Rückführungsabschnitt 20 verbunden, an den sich mit einem weiteren Krümmer 22 ein absteigender Teil Zk anschließt. Von der Innenfläche des Krümmers 22 1st eine Austrittsleitung 26 abgezweigt, die zu einem nicht dargestellten Aufnehmer, einem Staubsammler oder einer sonstigen Behandlungsvorrichtung führt.

Unter dem Einlaßraum 12 befindet sich ein Zuführungssammler

Stättfid 28, der mit heißem, niedergespanntem Druokmittolfi~ζ7b7 mit Druckluft, Druckgas oder Dampf, das mit einer Temperatur von etwa 1500° C oder mehr zugeleitet wird. Der Zuführungssammler 28 1st mit Ausströmdüsen 30,32 und 3k versehen, die das zugeführte heiße Druckmittel in Richtung der strichpunktierten Linien unter verschiedenen Winkeln derart in den Einlaßraum 12 einleiten, daß die Einlaßströmungen zum ansteigenden Teil 16 der Ringleitung hin konvergieren.·Diesen Einströmdüsen ist eine weitere Einströmdüse 36 zugeordnet, deren Einstromungsrlohtung ebenfalls mit den Strömungsrichtungen der anderen Düsen konvergiert. Zusätzlich konvergiert die Einlaßströmung der Düse 36 jedoch auch mit einer weiteren Einlaßströmung einer oberen Zuführungsdüse 38» die durch ein Standrohr kO mit dem Zuführungssammler 28 verbunden 1st. Die Eintrittsströmungen aus den Einlaßdüsen 36 und 38 schneiden sich an einer Stelle k2_f die sich im vorderen Teil des Einlaßraums 12 unmittelbar unter dem ab-

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steigenden Abschnitt 24 der Ringleitung befindet. An der Stelle 42 schneiden sich auch zwei weitere Einlaßströraungen, die gemäß Fig. 2 und 3 durch seitliche Schrägdüsen 44 und 46 zugeführt werden. Diese Düsen sind gleichfalls an das Standrohr 4O angeschlossen.

Durch die auf den Umfang des Einlaßraums 12 verteilt liegenden Einlaßdüsen 36,38,44 und 46 wird im Einlaßraum 12 ein kegliger Einströmmantel erzeugt, der die zerstäubten Teilchen umschließt und dafür sorgt, daß alle Teilchen der Hitze der durch diese Düsen zugeführten Eintrittsströmungen ausgesetzt sind. Da diese vier Eintrittsströmungen in einem Punkt 42 zusammentreffen, wird im Einlaßraum 12 eine wesentlleh erhöhte Wärmeenergie frei, die zu einer wesentlich rascheren Schnelltrocknung führt als bei alleiniger Benutzung der Einlaßdüsen 30,32 und 3^» zumal ein Teil der durch diese Düsen zugeführten Hitze durch Streuung verloren geht. Die Eintrittsströmungen der Einlaßdüsen 30,32 und 34, die durch die Eintrittsströraung der Düse 36 unterstützt werden, die gleichfalls zur Schnelltrooknung benutzt wird, liefern nicht nur die primäre Zentrifugalkraft, sondern verhindern durch ihre Hitze auch eine zu rasche Abkühlung der schnellgetrockneten Teilchen.: während ihres zentrifugalen Durchganges durch die Trocknungsvorrichtung.

Die Einlaßkammer 12 1st gemäß Flg. 1 und 2 durch eine Deokelplatte 48 verschlossen, die an einem Flansch des Einlaßstutzens der Kammer mit Schrauben oder Bolzen 50 verspannt 1st. Die seitlichen Einlaßdüsen 44 und 46 sind gemäß Fig. 2 an dieser

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Deckelplatte befestigt. Überdies befinden sich an dieser Deckel-.· platte zwei parallele, mit hohem Druck gespeiste Düsen 52 und 5^, die in den Zuführungs stutz en des Einlaßraums 12 ragen und vorzugsweise in axialer Richtung einstellbar sind. Nach ihrer jeweiligen Einstellung können diese Düsen 52 und 5^ durch Querstifte 56 und 58 oder auf sonstige Welse fixiert werden.

Jeder der mit hohem Druck gespeisten Düsen 52 und 5^ ist ein Zuführungsrohr 60 bzw. 62 für die zu zerstäubende Masse zugeordnet. Die Zuführungsrohre 60, 62 stehen durch Schläuche oder sonstige Leitungen mit einem nicht dargestellten Zuführungsbehälter in Verbindung. An ihren inneren Austrittsenden sind die Zuführungsrohre 60 und 62 gemäß Pig. I aufwärts gebogen und liegen mit ihrer Austrittsöffnung unmittelbar vor dem Austrittsende der Druckmitteleinlaßdüsen 52 und 5^· Ebenso wie diese Düsen sind natürlich auch die Zuführungsrohre 60 und axial einstellbar. Sie können durch Querstifte 6^ und 66 in ihrer eingestellten Lage gegen weitere Axialverschiebung und überdies durch Keile 68 und ?0 gegen Drehen gesichert sein»

Im Betriebszustand wird die zu zerstäubende Masse unter niedrigem Druck von den Zuführungsrohren 60, 62 in den Bereich der Zerstäubungsdüsen 52 und 5^ gefördert. DaA diesen Düsen unter hohem Druck zugeführte, mit hoher Geschwindigkeit ausströmende Zerstäubungsmediuni reißt die zu zerstäubende Flüssigkeit mit und fördert sie in den Einlaßraum 12. Dabei kommt die zerstäubte Masse mit dem sehr heißen gasförmigen Behandlungsmittel in Berührung, das aus den Düsen 36,38, J<4 und k6 ausströmt

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und dabei eine sofortige Schnelltrocknung der zerstäubten Masseteilchen bewirkt.

Obwohl zwischen den Auslässen der Zuführungsrohre 60,62 der zu zerstäubenden Masse einerseits und den Auslässen der ihnen zugeordneten Zerstäubungsdüsen 52 und 5^ andererseits ein kleiner Abstand vorgesehen ist, besteht eine Neigung dazu, daß sich das Material zwischen den Auslässen festsetzt. Dies kann schon nach kurzem Betrieb au einer Verstopfung der Düsen und damit auch zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Leistung des Trockners führen. Um dies zu vermeiden, sind zusätzliche Hochdruckdüsen 72 und 7^ vorgesehen, die durch Schläuche oder sonstige Leitungen mit einer nicht dargestellten Druckgaszuführung verbunden sind. Diese mit hohem Druck beaufschlagten Düsen 72 und 7^ sind ähnlich wie die Zerstäubungsdüsen 52 und 5^ und die Zuführungsrohre 60 und 62 axial verstellbar und können gemäß Fig. 2 gleichfalls durch Querstifte 76 und 78 am Düsenträger fixiert sein. Bei Beaufschlagung der mit hohem Druck gespeisten Düsen 72 und 7^ werden die Austrittsenden der Zuführungsrohre 60 und 62 von Ablagerungen freigehalten. Überdies wird hierdurch eine Überhitzung der Zuführungsrohre vermieden.

Nach dem Zerstäuben und Schnelltrooknen werden die Peststoffteilchen der zugeführten Masse mit der von den Strömungen der Düsen 30, 32, 34 und 36 erzeugten Zentrifugalkraft in einem Wirbel durch die Ringleitung des Trockners hlndurohgefördert. Im Gegensatz zu anderen mit Strömungsenergie betriebenen Trook-

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nern ist es hier jedoch nicht erforderlichj eine zentrifugale Abscheidung zwischen leichteren bzw. besser getrockneten und schwereren bzw. weniger gut getrockneten Teilchen vorzusehen, weil im wesentlichen alle Teilchen vollständig getrocknet werden und das Trocknungsgut daher auch in äußerst feinen Teilchen, häufig nieder bis zu ? 1/2 Hegeman, anfällt. Diese feinen Teliehen bleiben auf der inneren Umlaufbahn der Zentrifugalströmung und werden fast sämtlich durch die Austrittsleitung 26 abge«* leitet. Hierdurch wird nicht nur das Zusammenbacken von Teilchen in der Einlaßkammer vermieden, wie es sonst durch neuerliches Umlaufen der unfertig getrockneten Teilchen zustande kommt, sondern der Trockner arbeitet auch mit besserer Leistung beim Zerstäuben und Trocknen des frisch zugeführten Materials. Überdies können Vakuumbrecher für die Einlaßkammer vorgesehen werden, eie dies nachstehend beschrieben ist.

In Fig. k und 5 ist eine abgewandelte Ausführung des Trockners nach Fig. 1, 2 und 3 dargestellt. Die Abwandlung nutzt die vorerwähnte Tatsache aus, daß der Rückfluß der umlaufenden Fördergase in den Einlaßraum im wesentlichen keine Feststoffteilchen mehr enthält. Die in den Einlaßraum zurückströmenden Fördergase heben jegliches Vakuum auf, das sich infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeiten an den Zerstäubungsdüsen bilden könnte, überdies auch infolge der plötzlichen Verminderung des die Ringleitung ausfüllenden Materials infolge seiner Zerstäubung und Schnelltrocknung.

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Eine Leitungsanordnung, die diese Aufhebung des Vakuums begünstigt, ist in Fig. 4 und 5 dargestellt. Hier sind zwei Leitungen 100 und 102 vorgesehen, die von dem absteigenden Teil 10^f der Ringleitung des Trockners zum Einlaßraum 106 abgezweigt sind. Wie sich aus Fig. 5 entnehmen läßt, sind diese Leitungen 100 und 102 an ihren unteren Enden nach außen versetzt, so daß sie von gegenüberliegenden Seiten her in den Einlaßraum 106 ausmünden. Da das gasförmige Strömungsmittel von gegenüberliegenden Seiten her quer in die Einlaßkammer 106 einströmt, füllt es den gesamten Querschnitt aus und läßt kein Vakuum entstehen. Da es Peststoffteilchen nicht oder nur in sehr geringer Menge enthält, können auch keine Ablagerungen in diesem Bereich entstehen.

Zusätzlich zu der Aufgabe, die Entstehung von Unterdruck im Einlaßstutzen zu verhindern, erfüllt das in den Einlaßstutzen zurückgeleitete Strömungsmittel, das zwar noch heiß ist, einen Teil seiner Wärme beim Durchströmen der ringförmigen Leitung aber abgegeben hat, /ÖTle Temperatur der sehr heiß zuströmenden Trooknungsgase etwas herabzusetzen, 30 daß die Trocknungsgase mit etwas höheren Temperaturen^eführt werden können, als sonst zweckmäßig wäre. Sind die zugeführten Trocknungsgase extrem heiß, so könnte dies zum Harttrocknen der Außenschicht der im Kern noch nicht getrockneten Teilchen führen» Dies kann insbesondere bei solchen Behandlungen eintreten, bei denen in Lösung befindliche Peststoffteilchen zu behandeln sind. Das in den Einlaßstutzen zurückgeleitete Trocknungsmittel ist gerade kalt genug,

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um dieses Harttrocknen zu verhindern, aber nicht kalt genug, um das Schnelltrocknen de· Feststoffteilchen auf dem ersten Teil des ringförmigen Leitweges zu beeinträchtigen. Das T_rocknen wird nur momentan um soviel verzögert, daß die Teilchen vollständig getrocknet sind, ehe das Harttrocknen einsetzen kann. So kann z.B. Kalziumstearat, das bei 1^9⁰C schmilzt, erfindungsgemäß bei Strömungsmitteltemperaturen von 3^0 - ^00° C getrocknet werden. Das getrocknete Erzeugnis hat jedoch nur eine Temperatur von etwa 55°C <>

Das zu trocknende Ausgangsmaterial kann jede beliebige Zusammensetzung aufweisen. Es kann z.B. in Wasser oder in einem sonstigen Lösungsmittel gelöst sein.' Es kann sich um eine wässrige Aufschlämmung von ausgefälltem Eisenoxid oder von weißer oder gelber Kieselerde sein. Anstelle von Wasser kann die Aufschlämmung auch eine andere Flüssigkeit enthalten, z.B. Isopropanal, Methanol, Perchloroäthylen, Trlchloroäthylen usw. Enthalten die Aufschlämmungen diese oder sonstige Flüssigkeiten, die einen bestimmten Geruch haben, so ist die Trocknungsvorrichtung nach der Erfindung bestens geeignet, die fertigen Erzeugnisse geruchlos zu machen. Die Schnelltrocknung verursacht nämlich auch eine Verdampfung der Flüssigkeiten. Der größte Teil dieser Dämpfe geht zusammen mit den getrockneten Teilchen aus der Trocknungsvorrichtung ab, so daß der Geruch den Teilchen anhaftet. Da sich jedoch das Lösungsmittel oder die begleitende Flüssigkeit in dampfförmigem Zustand befindet, können die Feststoffe anschließend mit einem geruchlosen Gas wie Luft oder

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Stickstoff abgeblasen werden, wodurch der anhaftende Geruch entfernt wird. Weiterhin werden auch in Lösung befindliche Erzeugnisse, z.B. eine Lösung von Aluminiumchlorhydrat, auf diese Weise j^.rksam getrocknet. Andere geeignete Erzeugnisse, die in ähnlicher Weise getrocknet werden können, sind Fruchtsäfte, Milch, Kaffeekonzentrate usw.

Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführung für die am Deckel* des Zuführungsstutzens des Einlaßraumes befindlichen Zerstäubungsdüsen, die den Teilen 52, 5*l·, 60,62, 72 und 74- von Fig. 1 entsprechen. Die Zuführungsdüse 200 1st hier jedoch mit einem Kühlmantel 202 versehen, der mit einem Schlauch oder einer sonstigen Zuführungsleitung angeschlossen wird. Als Kühlmittel kann kaltes Wasser, Kaltluft, Freongas od.dergl. vorgesehen werden. Hierdurch wird das Entstehen von Verkrustungen an den Zuführungsdüsen verhindert.

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Claims

Patentanspruches

1. Ringförmiger Zerstäubungstrockner, dessen an eine tangentiale Einlaßkammer sich anschließende Ringleitung vor ihrer Rückführung zur Einlaßkammer mit einer innenseitig abzweigenden Austrittsleitung versehen ist, im Bereich der Einlaßkammer mindestens eine zu deren Längsachse geneigte Einströmdüse für heißes, niedergespanntes, gasförmiges Fördermittel und an ihrem Eintrittsende eine Zerstäubungsvorrichtung für die zu trocknende Masse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkammer (12, 106) an ihrem Eintrittsende eine Mehrzahl von auf den Umfang verteilt liegenden, in Eintrittsrichtung gleichsinnig geneigten, radialen Einströmdüsen (36,38, ^4,46) aufweist, die gleichfalls mit heißem, niedergespanntem Fördermittel beaufschlagt und so angeordnet sind, daß sich ihre Eintrittsstrahlen in der Einlaßkammer (12,106) in Abstand von der Zerstäubungsvorrichtung (z.B,52,60j5-¹J-,62) für die zu trocknende Masse in einem Punkt (^2) schneiden.

2. Zerstäubungstrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkammer (12,106) eine oder mehrere Zerstäubungsdüsen enthält, die je aus einem axial in die Einlaßkammer ragenden Zuführungsrohr mit abgewinkelter Austrittsdüse (60,62) für die zu zerstäubende Masse und einer an dieser Austrittsdüse endenden, axialen Zuführungsdüse (52,5^) für unter hohem Druck stehendes, gasförmiges Zerstäubungsmittel" bestehen.

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3. Zerstäubungstrockner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsdüsen (52,6θ;5^»62) je mit einer In der Einlaßkammer ausmündenden, auf das abgebogene Ende der Zuführungsdüse (60,62) für die zu trocknende Masse gerichteten und mit hochgespanntem Druckmittel gespeisten Reinigungsdüse (72,7-4-) versehen sind.

4. Zentrifugaltrockner nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die zu jedem Düsensatz gehörenden Düsen (Zuführungsdüse, Zerstäubungsdüse, Reinigungsdüse) in Längsrichtung der Eintrittskammer (12,106) einstellbar ausgebildet sind.

5. Zerstäubungstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Trocknungsleitung (10) vor ihrem zur Einlaßkammer (12,106) zurückgeführten Ende (lO^f) mit mindestens einer am Eintrittsende der Einlaßkammer (12,106) ausmündenden Abzweigleitung (i00,103) versehen ist.

6. Zerstäubungstrockner nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Trocknungsleitung (10) zwei Abzweigleitungen (100,103) aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten in die Einlaßkammer (12,106)münden.

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L e e r s e i t e