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Abwasserbehandlung

Kontakttrockner meistert anorganische und organische Abwässer

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Energieeffiziente Trocknung

Allgaier setzt mit dem CD Dryer bewusst auf die Technologie der Scheibentrocknung. Sie bietet gegenüber einer Trocknung auf Walzentrocknern entscheidende Vorteile: Der Platzbedarf des zentralen Scheibenpaketes ist deutlich geringer als der eines Walzentrockners. Das zeigt folgendes Beispiel: Bei einer Wärmeübertragungsfläche von 24 m2 hat ein herkömmlicher Walzentrockner einen Platzbedarf von 7,7 m2. Ein CD Dryer benötigt lediglich 3,0 m2.

Darüber hinaus gestaltet sich der Abschabevorgang der getrockneten Produkte in einem Walzentrockner vergleichsweise kompliziert. Die Messer müssen auf einer Länge von mehreren Metern sehr exakt justiert werden. Montage und Instandhaltung sind entsprechend zeit- und kostenintensiv. Beim CD Dryer arbeiten mehrere Scheiben parallel. Jede Scheibe verfügt über eigene, kurze Schaber, die sich selbsttätig justieren sowie einfach zu montieren und zu warten sind.

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Und auch in Sachen Energieeffizienz kann der CD Dryer punkten. Die dünnwandigen, robusten Scheiben gewährleisten ideale Wärmeleiteigenschaften und somit eine hohe spezifische Verdampfungsleistung je Quadratmeter beheizter Trockneroberfläche bei gleichzeitig kurzer Aufheizphase der Anlage. Im Vergleich zu konvektiven Trocknungsverfahren im Luftbetrieb oder mit Kreisgasführung benötigt der CD Dryer als reiner Kontakttrockner keine Luftzufuhr für den Wärmeeintrag, da dem feuchten Produkt die Wärme im direkten Kontakt über die beheizten Oberflächen zugeführt wird. Das unmittelbare Zusammentreffen von Trockner und Flüssigkeiten senkt den Energieverbrauch im Trocknungsprozess deutlich. Zudem fallen beim CD Dryer während des Trocknungsprozesses nur geringe – meist staubfreie – Abluftströme an. Die entstehenden Brüden geringer Menge werden mit hoher Wasserdampfbeladung abgeführt. Dadurch entstehen vergleichsweise geringe Wärmeverluste mit der Trocknerabluft.

Die im Vergleich zu konvektiven Trocknungssystemen deutlich reduzierte Abluftmenge wirkt sich zudem positiv auf die Anschaffungs- und Betriebskosten aus: So kann das nachgeschaltete Equipment – wie Zyklon, Filter, Wäscher und Abluftventilator – kleiner ausgelegt und damit deutlich kostengünstiger realisiert werden.

Event-Tipp der Redaktion Das 13. Schüttgut-Forum findet auch 2019 wieder im Rahmen der Förderprozess-Foren statt. Weitere Informationen zur Veranstaltung finden Sie auf unserer Eventseite. Programm, Erfahrungsaustausch und Rahmen des Forums sind top, wie uns Teilnehmer dieser Nutzwertveranstaltung bestätigen. Unsere Bildergalerien zum letztjährigen Event zeigen Impressionen der Veranstaltung sowie die Referenten des Schüttgut-Forums.

Etablierte Technik exklusiv im europäischen Markt

Die CD Dryer Technik ist insbesondere in Asien seit Jahrzehnten bereits vielfältig etabliert. Allgaier Process Technology produziert und vermarktet den CD Dryer exklusiv für Europa und hat dafür die komplette Technik den europäischen CE-Konformitäts-Kriterien angepasst. Das Design wurde komplett überarbeitet und in seiner innovativen Form zum ersten Mal auf der Achema 2018 in Frankfurt vorgestellt. Einhergehend mit dem neuen Anlagendesign wurden die Sicherheitsstandards massiv erhöht, so sind alle drehenden und warmen Maschinenteile im Gehäuse verbaut. Die intuitive Anlagensteuerung über Touchpanel mit Fernwartungsmöglichkeit und die Prozessvisualisierung im laufenden Betrieb entsprechen mit der Neugestaltung höchsten Ansprüchen. So hat der CD Dryer auch im Rahmen des Achema Innovation Award überzeugt und konnte eine Platzierung in der Short-List erreichen.

Trocknung industrieller Abwässer

Durch Versuche im Technikumsmaßstab wurde die Eignung des CD Dryers zur Trocknung vielfältiger Abwasserkonzentrate und anderer Flüssigkeiten untersucht und bestätigt. Zur Auslegung von industriellen CD Dryern werden Technikumsversuche im halbtechnischen Maßstab durchgeführt. Durch die Versuche werden verschiedene Parameter ermittelt:

  • die spezifische Verdampfungsleistung je Quadratmeter Scheibenoberfläche,
  • der erreichbare Trockengrad des erzeugten Feststoffes abhängig von der Scheibendrehzahl (Verweilzeit),
  • der optimale Dampfdruck der Beheizung bzw. die damit im Zusammenhang stehende optimale Oberflächentemperatur der Scheiben für eine effiziente Trocknung und
  • die erzielbare Qualität des Trockenstoffes.

Die Ergebnisse der Versuche ermöglichen eine sichere Auslegung von Großanlagen.

Erreichte Restfeuchten und Trockengutqualitäten

Mit den vorkonzentrierten Flüssigkeiten konnten kontinuierlich ausreichend trockene Feststoffe hergestellt werden. Alle Trockengutproben waren gut rieselfähig und eignen sich somit für eine nachfolgende Verpackung, Lagerung oder Entsorgung. Beispielweise wurde für das Produkt 18328 (Calciumphosphat) in Tabelle 1 eine Restfeuchte von 0,6 % erzielt.

Ein wesentlicher Zusammenhang besteht zwischen der Scheibendrehzahl und der erreichbaren Restfeuchte der gewonnenen Feststoffe. Erwartungsgemäß ist ein eher klarer Zusammenhang zwischen der Verweilzeit der Produkte durch die gewählte Scheibendrehzahl und den erreichten Restfeuchten der Stoffe zu beobachten. Somit ergibt sich eine gute Möglichkeit der Einstellung einer gewünschten Restfeuchte durch Variation der Scheibendrehzahl. Versuchsergebnisse salzhaltiger Abwässer zeigen, dass die bei bestimmten Drehzahlen erreichbaren Restfeuchten stark von den jeweiligen Produkten und deren Eigenschaften abhängen.

Ermittlung der spezifischen Verdampfungsleistungen

In den Technikumsversuchen wird in der Regel für jedes Produkt die erreichbare oberflächenspezifische Verdampfungsleistung je Quadratmeter Scheibenoberfläche ermittelt. Dabei wurden der Heizdampfdruck sowie die Trocknungszeit über die Scheibendrehzahl variiert, während die resultierende Restfeuchte des Trockengutes in einem Zielbereich gehalten wurde. Die ermittelten oberflächenspezifischen Verdampfungsleistungen dienen im nachfolgenden Scale-up der sicheren Auslegung der benötigten großtechnischen Trocknungsanlagen.

Aus diversen Versuchen mit einer Vielzahl von Flüssigkeiten konnte gefunden werden, dass es nicht immer einen einfachen Zusammenhang zwischen Heizdampfdruck bzw. der damit im Zusammenhang stehenden Oberflächentemperatur der Scheiben und der erreichbaren spezifischen Wasserverdampfungsleistung gibt. Entgegen der Vermutung, dass hohe Drücke und Temperaturen in jedem Fall zu höheren Verdampfungsraten führen, zeigt sich häufig, dass zu hohe Heizdampfdrücke und Temperaturen die Trocknung auch negativ beeinflussen können. Bei zu schneller Verdampfung und eingeschränkter Diffusion der stetig entstehenden Brüden durch die sich auf den Scheiben ausbildende Feststoffschicht bilden sich Blasen oder ein Wasserdampfpolster zwischen beheizter Scheibe und Produkt, wodurch der Wärmeübergang eher behindert als beschleunigt wird. In der Folge sinkt die Trocknungsgeschwindigkeit. Folglich kommt es im Versuch darauf an, für jedes Produkt den optimalen Sattdampfdruck zur Beheizung bzw. die optimale Oberflächentemperatur der beheizten Scheibe zu ermitteln.

Bei dem Versuch 18670 mit einer proteinhaltigen Suspension zeigte sich bei 2,5 bar eine geringere Verdampfungsrate als bei Beheizung mit 1,5 bar. Das Trockengut bildete im Versuch eine zähe Folie, die im Gegensatz zu anderen getesteten, vorwiegend anorganischen Abwässern nicht selbst zu Pulver oder Granulat zerfiel. Im getrockneten und abgekühlten Zustand ließ sich das Produkt jedoch sehr gut zerkleinern.

Des Weiteren wurden die Zusammenhänge zwischen erreichbarer spezifischer Wasserverdampfungsleistung und Drehzahl der Scheiben untersucht. Erwartungsgemäß steigt die Wasserverdampfungsleistung mit der Scheibendrehzahl. Allerdings muss der Zusammenhang zwischen Drehzahl (Trocknungszeit) und Restfeuchte des Trockengutes gemäß Grafik beachtet werden.

Fazit

Mit dem CD Dryer steht ein einzigartiger Kontakttrockner zur Behandlung feststoffhaltiger Flüssigkeiten zur Verfügung, der sich durch besondere Robustheit gegenüber Lastschwankungen und Änderungen der Zusammensetzung der Suspensionen und Lösungen auszeichnet. Durch Versuche im Technikumsmaßstab wurde die Eignung des CD Dryers zur Trocknung vielfältiger Abwasserkonzentrate untersucht und bestätigt. Dabei zeigte sich, dass abhängig von der Feststoffkonzentration und der Viskosität der eingesetzten Flüssigkeiten unterschiedliche oberflächenspezifische Wasserverdampfungsleistungen erreichbar sind. Diese sind nicht in allen Fällen dem Sattdampfdruck bzw. der Beheizungstemperatur proportional. Die Restfeuchtegehalte der Trockenstoffe können über die Drehzahl der Scheiben und damit über die Verweilzeit der Stoffe auf den Scheiben eingestellt werden. Eine Erhöhung der Drehzahl der Scheiben führt in der Regel zu einer höheren Verdampfungsrate, wobei die Restfeuchte der Trockenprodukte limitierend ist. Für Versuche mit spezifischen Produkten steht eine geeignete Versuchsanlage im Technikum von Allgaier Process Technology in Uhingen zur Verfügung.

Powtech 2019: Halle 4A, Stand 315

* Der Autor ist Leiter Forschung & Entwicklung bei Allgaier Process Technology, Uhingen.

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