СПОСОБ ВЫСУШИВАНИЯ ВЛАЖНОГО МАТЕРИАЛА И СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА
WET MATERIAL DRYING METHOD AND DRYING PLANT

Настоящее изобретение относится к способу высушивания влажного материала, в частности в виде осадка сточных вод, посредством сушильной установки, при этом влажный материал подводят по подводящему трубопроводу сушильной установки к подающему устройству сушильной установки, посредством подающего устройства подают на сушильную поверхность сушильной установки и высушивают на ней.
Кроме того, предлагается сушильная установка для высушивания влажного материала, в частности в виде осадка сточных вод, при этом сушильная установка содержит по меньшей мере одну сушильную поверхность для расположения на ней влажного материала во время его высушивания; при этом сушильная установка содержит по меньшей мере одно подающее устройство, с помощью которого во время эксплуатации сушильной установки возможна подача влажного материала на сушильную поверхность; и при этом сушильная установка содержит по меньшей мере один подводящий трубопровод, по которому возможен подвод подлежащего высушиванию влажного материала к подающему устройству.
Для того чтобы высушить влажный материал, как, например, осадок сточных вод, для дальнейшего использования (например, для его сжигания) из уровня техники уже давно известны способы, включающие подачу влажного материала на сушильную поверхность и удаление содержащейся в нем воды посредством соответствующих устройств для нагревания.
Кроме того, известен выбор производительности соответствующей сушильной установки или уровня и массового потока подаваемого на сушильную поверхность влажного материала в зависимости от содержания воды во вводимом в сушильную установку влажном материале или содержания воды в уже расположенном в разных местах на сушильной поверхности влажном материале (см., например, DE 10 2011 004 788 A1).
Даже если указанными способами уже получено относительно удовлетворительное высушивание влажного материала, то, тем не менее, существует определенная необходимость улучшения в отношении энергосбережения сушильной установки и однородности высушенного влажного материала.
Поэтому задача настоящего изобретения заключается в предоставлении способа высушивания влажного материала, улучшенного по сравнению со способами, известными из уровня техники, а также сушильной установки, подходящей для осуществления этого способа.
Эта задача решается способом, а также сушильной установкой с признаками, изложенными в независимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению сначала предлагается способ высушивания влажного материала посредством сушильной установки. Под понятием «влажный материал» согласно изобретению понимается материал, который наряду с определенной долей воды также содержит определенную долю твердых веществ. Типичным примером такого материала является осадок сточных вод, т. е. осадок, который возникает при очистке сточных вод.
Способ согласно изобретению предусматривает, что влажный материал подводят по подводящему трубопроводу к подающему устройству сушильной установки, посредством подающего устройства подают на сушильную поверхность сушильной установки и высушивают на ней до получения желаемого содержания остаточной воды. Под подводящим трубопроводом подразумевается предпочтительно система трубопроводов, состоящая из жестких и/или гибких участков трубопроводов, посредством которых при эксплуатации сушильной установки влажный материал можно извлекать из накопительной емкости для влажного материала или другого места накопления влажного материала и подводить к подающему устройству. Наконец, примыкающее к подводящему трубопроводу подающее устройство служит для нанесения поступающего по подводящему трубопроводу влажного материала на сушильную поверхность. В качестве подающего устройства может служить концевой элемент с отверстием на конце подводящего трубопровода, посредством которого может быть подан влажный материал. Однако также является возможным, чтобы подающее устройство обеспечивало распределение влажного материала, находящегося в подводящем трубопроводе в виде непрерывного штранга. Например, подающее устройство может быть выполненным в виде экструдера, который содержит одно или более отверстий для прохождения влажного материала, а также режущее приспособление, выполненное с возможностью перемещения относительно отверстий, чтобы делить штранг влажного материала на множество небольших отдельных партий гранулированного материала, которые затем падают на сушильную поверхность рядом друг с другом и/или друг на друге.
Под сушильной поверхностью подразумевается предпочтительно сушильный конвейер в виде бесконечной ленты, который приводится в движение посредством привода и сквозь который проходит, например, нагретый поток воздуха, применяемый для высушивания влажного материала (для этого в сушильном конвейере предпочтительно выполнены отверстия). В этом случае сушильная установка выполнена в виде ленточной сушилки.
Цель способа заключается в высушивании поданного на сушильную поверхность влажного материала так, чтобы конечная влажность (т. е. содержание остаточной воды) высушенного влажного материала находилась в определенных и как можно более узких пределах для обеспечения целевого дальнейшего использования высушенного влажного материала. Кроме того, производительность сушильной установки во время процесса высушивания должна оставаться как можно более постоянной и при этом доходить до такого уровня, при котором коэффициент полезного действия сушильной установки является наиболее высоким.
Для того чтобы этого добиться, согласно изобретению предлагается во время подачи влажного материала на сушильную поверхность и в области подводящего трубопровода и/или подающего устройства осуществлять посредством датчика контроль параметра, зависящего от содержания воды в проходящем через датчик влажном материале. Под параметром может пониматься доля воды во влажном материале или же измерительный сигнал от датчика, непосредственно или опосредованно измеряющего долю воды во влажном материале. В целом, при этом может применяться любой физически измеримый параметр в пределах изобретения, который зависит от содержания воды во влажном материале. Кроме того, следует отметить, что датчик должен находиться либо в, либо на подводящем трубопроводе, соответственно, либо в, либо на подающем устройстве.
В любом случае согласно изобретению предусматривается, что количество (объем или масса) влажного материала, подаваемого в единицу времени посредством подающего устройства на сушильную поверхность, непрерывно регулируют с учетом указанного параметра. Таким образом, влажный материал во время процесса высушивания не подается на сушильную поверхность в постоянно равномерном и установленном в начале способа высушивания массовом или объемном потоке. Более того, при подаче учитывается содержание воды, при этом количество подаваемого влажного материала выбирают небольшим настолько, насколько большим является содержание воды, так что содержание остаточной воды в покидающем сушильную установку влажном материале всегда постоянно или еле изменяется лишь в очень узких пределах. Поэтому производительность сушильной установки остается предпочтительно во время процесса высушивания по меньшей мере почти постоянной.
Следовательно, в целом согласно изобретению предусматривается осуществление контроля содержания воды в подлежащем высушиванию влажном материале в области, которая находится непосредственно перед местом, в котором влажный материал выходит из подающего устройства, и регулирование количества выходящего влажного материала в зависимости от непосредственно перед этим определенного содержания воды, т. е. непрерывное или последовательное приведение в соответствие с содержанием воды.
Также является предпочтительным, если величину параметра определяют в регулярных временных промежутках и, таким образом, непостоянно (при этом последнее также допустимо). Например, является возможным определение величины параметра от 1 до 100 раз в час и в каждом случае приведение в соответствие количества подаваемого на сушильную поверхность влажного материала после измерения указанного параметра по результату измерения. Приведение в соответствие количества попадающего на сушильную поверхность влажного материала в этом случае осуществляют непостоянно, но, тем не менее, в регулярные промежутки.
Также является предпочтительным, если величину параметра усредняют в каждом случае через определенный промежуток времени и с учетом усредненных в каждом случае параметров регулируют количество влажного материала, подаваемого в единицу времени на сушильную поверхность посредством подающего устройства. Таким образом, можно предотвратить то, что объем подачи (= количество влажного материала, покидающего подающее устройство) изменится из-за лишь очень кратковременного колебания содержания воды в проходящем через датчик влажном материале. Более того, осуществляют приведение в соответствие объема подачи в зависимости от соответствующих средних величин, которые получены на основании нескольких измерений указанного параметра и, таким образом, на основании содержания воды в разных участках влажного материала. Количество изменения объема подачи можно благодаря этому минимизировать.
Также является особенно предпочтительным, если изменение количества подаваемого в единицу времени на сушильную поверхность влажного материала происходит лишь тогда, когда величина параметра в определенном промежутке времени изменяется на по меньшей мере одну определенную минимальную величину или отклоняется на определенную минимальную величину от установленной опорной величины. Изменение содержания воды в проходящем через датчик влажном материале не неизбежно обеспечивает в этом случае изменение подаваемого количества. Более того, изменение происходит лишь при отклонении выше или ниже определенных предельных величин или при определенном привязанном ко времени изменении содержания воды в проходящем через датчик влажном материале.
Также является предпочтительным, если влажный материал посредством перемещающего устройства, предпочтительно посредством насоса, направляют по подводящему трубопроводу к подающему устройству, при этом производительность перемещающего устройства регулируют с учетом указанного параметра. Например, при высушивании осадка сточных вод является допустимым применение шламового насоса с регулированием числа его оборотов в зависимости от содержания воды в проходящем через датчик влажном материале. При применении шнекового конвейера, которое также возможно, число его оборотов варьируют соответственно.
Кроме того, является предпочтительным, если указанный параметр определяют без соприкосновения. В этом случае датчик непосредственно не соприкасается с влажным материалом, так что исключается загрязнение или повреждение датчика влажным материалом. Например, датчик может быть выполненным в виде микроволнового датчика (другое название —  микроволновой резонатор). В этом случае датчик встроен в подающий трубопровод так, что влажный материал проходит через резонирующее пространство микроволнового датчика. В зависимости от содержания воды резонансный сигнал микроволнового датчика изменяется во время измерения, так что в заключение этот параметр делает возможными выводы о содержании воды в проходящем через датчик влажном материале и в конечном итоге регулирование подаваемого количества в подающем устройстве. Впрочем, датчик располагают предпочтительно (если смотреть в направлении подачи влажного материала) между перемещающим устройством и подающим устройством.
Является особенно предпочтительным, если регулирование количества подаваемого в единицу времени на сушильную поверхность влажного материала происходит с учетом фактической производительности сушильной установки и/или других показателей сушильной установки. Другими словами, при регулировании подаваемого количества в подающем устройстве, следовательно, также могут учитываться показатели, специфические в отношении сушильной установки. Например, в случае в остальном неизменных показателей/параметров объем подачи может быть выбран более высоким при более высокой производительности сушильной установки, чем при более низкой производительности сушильной установки.
Также является допустимым то, что наряду с объемом подачи также регулируют другие параметры сушильной установки или процесса высушивания в зависимости от содержания воды в проходящем через датчик влажном материале. Так, является возможным изменение производительности экструдера, выполненного как часть подающего устройства, при изменении содержания воды в проходящем через датчик влажном материале. Например, подающее устройство может содержать экструдер с гранулирующим устройством для гранулирования (т. е. размельчения) влажного материала, при этом гранулирующее устройство эксплуатируют с учетом указанного параметра, и его параметры изменяют в зависимости от содержания воды в проходящем через датчик влажном материале.
Кроме того, настоящее изобретение относится к сушильной установке для высушивания влажного материала, в частности в виде осадка сточных вод, при этом сушильная установка содержит по меньшей мере одну сушильную поверхность для расположения на ней влажного материала во время его высушивания; при этом сушильная установка содержит по меньшей мере одно подающее устройство, с помощью которого во время эксплуатации сушильной установки возможна подача влажного материала на сушильную поверхность; и при этом сушильная установка содержит по меньшей мере один подводящий трубопровод, по которому возможен подвод подлежащего высушиванию влажного материала к подающему устройству. В отношении возможных физических признаков сушильной установки или ее составляющих сначала делается ссылка на предшествующее и последующее описание, при этом все признаки можно реализовать по отдельности или в любой комбинации, пока это не приводит к техническим противоречиям.
В любом случае сушильная установка (выполненная предпочтительно в виде ленточной сушилки) содержит по меньшей мере один расположенный в области подводящего трубопровода или подающего устройства датчик, с помощью которого возможно измерение параметра, зависящего от содержания воды в проходящем через датчик влажном материале. Кроме того, сушильная установка содержит средства, с помощью которых можно с учетом указанного параметра непрерывно регулировать количество (т. е. массовый или объемный поток) влажного материала, подаваемого во время эксплуатации сушильной установки посредством подающего устройства на сушильную поверхность. Под средством подразумевается, например, расположенный в подводящем трубопроводе клапан, с помощью которого возможно регулирование максимальной пропускной способности подводящего трубопровода в отношении влажного материала.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения указанное средство является перемещающим устройством, с помощью которого во время эксплуатации сушильной установки влажный материал подводится по подводящему трубопроводу к подающему устройству. Кроме того, средство содержит управляющее устройство, выполненное для регулирования производительности перемещающего устройства с учетом определенного посредством датчика параметра.
Кроме того, в связи с этим является предпочтительным, если перемещающее устройство выполнено в виде насоса (например, в виде шламового или грязевого насоса). Управляющее устройство обрабатывает в этом случае результаты измерений с датчика и сравнивает их с опорными величинами, соответствующим образом сохраненными в управляющем устройстве. Наконец, в зависимости от отклонения фактического результата измерений (или средней величины нескольких результатов измерений) управляющее устройство меняет производительность насоса, чтобы благодаря этому привести подаваемое количество влажного материала в соответствие с содержанием воды в проходящем через датчик и, следовательно, готовом непосредственно к подаче влажном материале.
Кроме того, является предпочтительным, если датчик выполнен для определения указанного параметра без соприкосновения. Датчик может быть выполненным в виде, например, оптического, емкостного или основанного на принципе микроволнового резонанса датчика, и расположенным, например, за прозрачной или непрозрачной стенкой подающего трубопровода или подающего устройства, так что датчик сам непосредственно не входит в соприкосновение с влажным материалом.
Другие преимущества настоящего изобретения описаны в представленном ниже примере осуществления. В графических материалах схематически представлено:
фиг. 1 вид в перспективе сушильной установки согласно изобретению.
На фиг. 1 показан вид в перспективе сушильной установки для влажного материала 1 (в частности, осадка сточных вод), представленной в качестве примера осуществления сушильной установки согласно изобретению, посредством которой, впрочем, можно также осуществлять способ согласно изобретению.
Сушильная установка содержит сушильную поверхность 4, образуемую сушильным конвейером 8 в виде бесконечной ленты, при этом в приведенном примере сушильный конвейер 8 выполнен с отверстиями, чтобы обеспечить прохождение воздуха для сушки, который, в свою очередь, подается с расположенного, например, под сушильной поверхностью 4 нагревательного устройства 9.
Кроме того, сушильная установка снабжена подающим устройством 3, которое осуществляет возвратно-поступательные движения вдоль направляющей 7 посредством здесь не показанного привода, с помощью которого подлежащий высушиванию влажный материал 1, который посредством насоса 6 подводится к подающему устройству 3 по выполненному частично гибким подводящему трубопроводу 2, может с возможностью регулирования подаваться на сушильную поверхность 4.
Подающее устройство 3 содержит, например, экструзионный элемент с матрицей, а также с перемещающимся относительно матрицы комплектом ножей, с помощью которого выжимаемый посредством матрицы влажный материал 1 делится на отдельные партии гранулированного влажного материала.
Разумеется, влажный материал 1 может также выходить из подающего устройства 3 в виде штранга (см. фигуру), при этом он не гранулируется. В этом случае подающее устройство 3 не содержит комплекта ножей.
Для обеспечения того, что высушивание влажного материала 1 будет равномерным независимо от содержания в нем воды, согласно изобретению предусматривается, что подводящий трубопровод 2 или подающее устройство 3 снабжены датчиком 5, посредством которого содержание воды во влажном материале 1 можно определять непосредственно перед подачей на сушильную поверхность 4. Кроме того, предусматривается не показанное здесь управляющее устройство, которое выполнено для регулирования производительности насоса 6 в зависимости от содержания воды проходящего через датчик 5 влажного материала 1. В результате объем подачи влажного материала 1 зависит от определяемого содержания воды, при этом подачу в случае более высокого содержания воды можно сократить, а в случае более низкого содержания воды — увеличить.
На фигуре видно представленное в качестве примера утолщение 10, которое возникло, когда датчик 5 в некий промежуток времени обнаружил меньшее содержание воды, и производительность по подаче соответственно повысилась на короткое время.
Настоящее изобретение не ограничивается представленным и описанным примером осуществления. Изменения в пределах формулы изобретения так же возможны, как и любая комбинация описанных признаков, даже если они представлены и описаны в разных частях описания, или пунктах формулы, или в разных примерах осуществления.
Перечень ссылочных позиций
1 - влажный материал
2 – подводящий трубопровод
3 – подающее устройство
4 – сушильная поверхность
5 - датчик
6 – насос
7 – направляющая
8 - сушильный конвейер
9 – нагревательное устройство
10 - утолщение