DE4313972A1 - Verfahren und Vorrichtung zur emissionsarmen Trocknung von Holzspänen oder vergleichbarem organischen Trocknungsgut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich­ tung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11 beschrieben und aus der EP 420 859 B1 bereits bekannt sind.

Bei der Trocknung von Holz, Holzspänen oder dergleichem Mate­ rial, nachfolgend als Trocknungsgut bezeichnet, werden Inhalts­ stoffe aus dem Trocknungsgut freigesetzt. Bei diesen freige­ setzten Holzinhaltsstoffen handelt es sich überwiegend um orga­ nische Substanzen, nämlich Kohlenwasserstoff-Verbindungen. Wird eine Holztrocknung bei Temperaturen unter 100°C oder auch noch unter ca. 130°C vorgenommen, so sind die freigesetzten Holzin­ haltsstoffe solche, die auch in der Natur aus noch nicht in Fäulnis übergegangenen Hölzern austreten. Diese nachfolgend als freigesetzte natürliche Inhaltsstoffe bezeichneten Stoffe sind im allgemeinen unproblematisch und umweltverträglich.

Anders sieht es mit den Holzinhaltsstoffen aus, die bei Trock­ nungstemperaturen von über ca. 100°C bzw. über 130°C freige­ setzt werden. Diese Stoffe werden nachfolgend als freigesetzte naturfremde Inhaltsstoffe bezeichnet. Eine Temperaturgrenze, unterhalb der nur natürliche Inhaltsstoffe und oberhalb der (auch) naturfremde Inhaltsstoffe austreten, läßt sich nicht ge­ nau angeben. Der entsprechende Temperaturwert schwankt in Ab­ hängigkeit von der Holzart, dem Wuchsort, dem Holzalter und an­ deren derartigen Parametern. Generell gilt jedoch, daß die Freisetzung von naturfremden Holzinhaltsstoffen mit steigender Temperatur und auch mit längerer Verweilzeit des Trocknungs­ gutes im betreffenden Temperaturbereich zunimmt. Im allgemeinen kann jedoch eine Temperatur zwischen 100°C und 130°C als die Temperatur angesehen werden, bei der die Abgabe von naturfrem­ den Holzinhaltsstoffen einsetzt.

Als Folge dieser Erkenntnisse bietet es sich an, das Trocknen von Holz bzw. Holzspänen bei Temperaturen unterhalb von etwa 130°C durchzuführen, damit das Trocknungsabgas nicht mit natur­ fremden Holzinhaltsstoffen belastet ist. Zusätzlich spricht für eine solche Niedertemperaturtrocknung auch der Gesichtspunkt, daß durch höhere Temperaturen häufig auch für die spätere Wei­ terverarbeitung des Trocknungsgutes wertvolle Stoffe ausgetrie­ ben werden, die bei niedrigeren Temperaturen vollständiger im Trocknungsgut erhalten bleiben. So kann beispielsweise die Zugabe von Bindemittel zu getrockneten Spänen im Rahmen der Herstellung von Spanplatten im Falle einer Niedertemperatur­ trocknung im Vergleich zu einer Hochtemperaturtrocknung gesenkt werden.

Der Trocknung mit niedriger Temperatur sind jedoch Grenzen ge­ setzt. In modernen Produktionsbetrieben, so z. B. in Spanplat­ tenwerken, ist die Ausgangssituation derart, daß große Mengen von getrocknetem Trocknungsgut weitgehend kontinuierlich benö­ tigt werden. Deshalb und auch zur Erreichung einer oft erfor­ derlichen niedrigen Restfeuchte von nur wenigen Prozent sind hohe Trocknungstemperaturen praktisch unumgänglich, um in tech­ nisch nicht zu großen und wirtschaftlich nicht zu teuren Trock­ nungsanlagen die benötigte Trocknungsleistung erbringen zu kön­ nen.

Nach dem eingangs angeführten Stand der Technik ist es nun be­ reits bekannt, Holzspäne emissionsarm zu trocknen und dazu eine zweistufige Trocknung mit einem Vortrockner und einem Endtrock­ ner vorzusehen, die jeweils mit unterschiedlichen Trocknungs­ temperaturen betrieben werden. Dabei wird in den Endtrockner Heißluft von 120°C eingeleitet, die den Endtrockner - zusammen mit im Endtrockner freigesetzten Holzinhaltsstoffen - mit 100°C verläßt, um einem ersten Brenner zugeführt zu werden und mit den heißen Verbrennungsgasen von 550°C durch den Vortrockner zu strömen. Im ersten Brenner werden die aus der Endtrocknung stammenden Holzinhaltsstoffe zusammen mit dem Brenner als Brennstoff zugeführtem Holzstaub verbrannt bzw. thermisch zer­ setzt, wozu in der Brennkammer Oxydationskatalysatoren, z. B. Platin, Chrom- oder Kupferoxyd auf keramischen Trägern, vorge­ sehen sein können.

Der Hauptanteil an Holzinhaltsstoffen und insbesondere an na­ turfremden Holzinhaltsstoffen wird bei der bekannten Ausführung jedoch im als Hochtemperaturtrockner betriebenen Vortrockner freigesetzt. Dementsprechend wird das den Vortrockner verlas­ sende Abgas nach der Abscheidung von den vorgetrockneten Spänen durch einen mit Erdgas betriebenen zweiten Brenner geleitet, der Heißgase von 750 bis 800°C erzeugt und in dessen Brennkam­ mer ebenfalls ein Katalysator vorhanden ist, um die Oxydation bzw. Verbrennung der organischen Stoffe aus den Holzspänen zu bewirken. Die Heißgase des zweiten Brenners werden durch einen Abhitzekessel geführt und dann über einen als Kondensator be­ triebenen Wäscher als gereinigtes Abgas an die Atmosphäre abge­ geben. Im Abhitzekessel wird Wärme zur Vorwärmung der dem End­ trockner zugeführten Heißluft, zur Nacherwärmung des in die At­ mosphäre abgegebenen gereinigten Abgases, zur Pressenbeheizung, zur indirekten Beheizung des Endtrockners und zum Betreiben ei­ ner Dampfturbine gewonnen.

Durch die Verbrennung bzw. thermische und katalytische Zerset­ zung der Holzinhaltsstoffe läßt sich zwar weitgehend eine Ab­ gabe von naturfremden Holzinhaltsstoffen an die Umwelt ohne sonstige Abgasreinigung vermeiden, dieses geschieht aber mit einem vergleichsweise großen Aufwand für die Anlage und ihren Betrieb. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß zwei Brenner vorgesehen sind und insbesondere das gesamte Abgas beider Trocknungsstufen thermisch behandelt sowie durch den zweiten Brenner, den Abhitzekessel und den Wäscher geleitet wird, so daß diese Anlagenteile entsprechend groß dimensioniert werden müssen. Daraus, daß bei einer Niedertemperaturtrocknung praktisch keine naturfremden Holzinhaltsstoffe anfallen, wird also kein Nutzen gezogen, weil die Abluft aus jedem der beiden Trockner einer thermischen Zersetzung und einer gemeinsamen weitergehenden Nachbehandlung unterzogen wird.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Trocknung so durchzuführen, daß sowohl eine hohe Trocknungslei­ stung als auch eine geringe Umweltbelastung auf einfache Weise und mit vergleichsweise geringem Anlagen- und Betriebsaufwand erzielt werden.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 11 gelöst.

Die Unteransprüche betreffen zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vor­ richtung.

Die Erfindung beruht auf der bereits angesprochenen Erkenntnis, daß das Abgas eines Niedertemperaturtrockners für Holzspäne im wesentlichen nur freigesetzte natürliche Holzinhaltsstoffe ent­ hält, so daß dieses Abgas keiner oder zumindest keiner intensi­ ven Nachbehandlung bzw. Zersetzung oder Abscheidung von Holzin­ haltsstoffen bedarf und unter Entlastung des Gesamtverfahrens auf kurzem Wege an die Atmosphäre abgegeben werden kann. Hinzu kommt die Einsicht, daß die naturfremden Holzinhaltsstoffe mit zunehmendem Trocknungsgrad verstärkt austreten, so daß es zweckmäßig ist, in Umkehrung zum bekannten Verfahren wie erfin­ dungsgemäß vorgesehen die Vortrocknung als Niedertemperatur­ trocknung und die Endtrocknung als Hochtemperaturtrocknung durchzuführen und nur das Abgas der Hochtemperatur-Endtrocknung einer Zersetzung oder Ausscheidung der (naturfremden) Holzin­ haltsstoffe zu unterziehen. Die Abluft aus der Niedertempera­ tur-Vortrocknung weist im wesentlichen nur natürliche Holzin­ haltsstoffe auf und kann dementsprechend ohne weiteres oder zu­ mindest mit vergleichsweise geringem Reinigungsaufwand in die Atmosphäre eingeleitet werden.

Vereinfachend wirkt sich bei dieser erfindungsgemäßen Verfah­ rensführung auch aus, daß der Wärmebedarf des Gesamtverfahrens von einem einzigen, dem Endtrockner zugeordneten Brenner ge­ deckt werden kann, da der vergleichsweise geringe Wärmebedarf des Niedertemperatur-Vortrockners diesem evtl. schon allein mit dem Abgas des Endtrockners zugeführt werden kann. Ggf. kann die Wärme aus dem Abgas des Endtrockners zumindest teilweise auch mittelbar an den Vortrockner abgegeben werden.

Das zweistufige Trocknungsverfahren gemäß der Erfindung verbin­ det somit eine durch den Einsatz auch hochtemperierter Heißgase erzielbare hohe Trocknungsleistung mit Umweltfreundlichkeit, da keine naturfremden bzw. nur natürliche Holzinhaltsstoffe abgegeben werden und die erforderliche Zersetzung oder Ab­ scheidung von naturfremden Holzinhaltsstoffen sich auf das Ab­ gas der Hochtemperatur-Endtrocknung beschränkt. Das vereinfacht die Verfahrensführung sowie die dazu erforderliche Anlage.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an­ hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Grundausführung der zweistufigen Trocknungsanlage für Holzspäne und

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 um einen Abgaswäscher und eine mittelbare Wärmeübertragung zum Vortrockner erweiterte Trocknungsanlage.

In Fig. 1 ist ein Vortrockner 1 in Form eines Bandförderers mit einem umlaufenden Förderband 2 dargestellt. Ein Endtrockner 3 ist über eine Heißgasleitung 4 an einen Brenner 5 angeschlos­ sen, dem in üblicher Weise Brennstoff und Verbrennungsluft zu­ geführt werden (nicht dargestellt). Entsprechend der Darstel­ lung ist der Endtrockner 3 direkt beheizt, jedoch kann statt dessen oder auch zusätzlich eine indirekte Beheizung vorgesehen sein. Vom Endtrockner 3 führt eine Überführungsleitung 6 mit einem Förderventilator 7 zu einem Zyklonabscheider 8.

Der Weg der Holzspäne durch die Anlage ist durch die Spänebahn 9 als leitungsartige Doppellinie mit Strömungspfeilen darge­ stellt. Über die Aufgabeleitung 10 werden die feuchten Späne dem Vortrockner 1 zugeführt, um auf dem Obertrum des umlaufen­ den Förderbands 2 eine Trocknungsgutschicht 11 zu bilden und vorgetrocknet zu werden. Dann gelangen die Späne durch die Transportleitung 12 in den Endtrockner 3, in dem sie mit den Heißgasen aus dem Brenner 5 vermischt und fertig getrocknet werden, um dann durch die Überführungsleitung 6 zum Zyklonab­ scheider 8 zu gelangen. Aus diesem treten die fertig getrockne­ ten Späne durch die Abgabeleitung 13 aus und werden dann der weiteren Verwendung, beispielsweise dem Verpressen zu Spanplat­ ten, zugeführt.

In breiter vollflächiger Linie mit einem Strömungspfeil ist die Abgasleitung 14 dargestellt, längs der das im Zyklonabscheider 8 anfallende Abgas aus dem Endtrockner 3 strömt. Wie daraus er­ sichtlich wird dieses Abgas dem Vortrockner 1 zugeleitet und dort so geführt, daß es durch das Obertrum des porösen Förder­ bandes 2 des Vortrockners 1 und damit durch die auf dem Ober­ trum befindliche Trocknungsgutschicht 11 aufsteigt. Auf diese Weise wird die im Abgas enthaltene Wärme direkt zur Vortrock­ nung im Vortrockner 1 genutzt. Danach wird das Abgas in nicht dargestellter Weise an die Atmosphäre abgegeben.

In die Abgasleitung 14 ist eine Behandlungseinrichtung 15 ein­ gebaut, die dazu dient, im Abgas enthaltene Holzinhaltsstoffe, die aus der Endtrocknung im Endtrockner 3 stammen, zu beseiti­ gen. Das kann auf beliebige Weise mittels bekannter Techniken beispielsweise im Wege der thermischen und/oder katalytischen Zersetzung der betreffenden organischen Substanzen (Kohlenwasserstoffe) oder durch Abscheidung, beispielsweise auf chemischem Wege oder durch Abkühlung bzw. Kondensation, erfol­ gen. Wie dargestellt wird dem durch die Abgasleitung 14 strö­ menden Abgas im Bereich der Behandlungseinrichtung 15 Frischluft über eine Frischluftzuleitung 16 zugeführt. Durch die dosierte Zufuhr von Frischluft kann die Temperatur des in den Vortrockner 1 eintretenden Gases in der gewünschten Weise beeinflußt und zugleich die Aufnahmefähigkeit des Gases für Feuchtigkeit verbessert werden.

Die Anlage wird beispielsweise so betrieben, daß das in den Vortrockner 1 eintretende Abgas eine zum Trocknen vergleichs­ weise niedrige Temperatur in der Größenordnung von 100°C auf­ weist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß im Vortrockner 1 keine naturfremden Inhaltsstoffe aus den Spänen freigesetzt werden.

Im Endtrockner 3 werden die bereits vorgetrockneten Holzspäne dagegen mit Heißgas aus dem Brenner 5 getrocknet, das eine dem Trocknerkonzept und der benötigten Trocknerleistung angepaßte Temperatur von beispielsweise 500 oder 550°C aufweist. Dabei werden zwar naturfremde Holzinhaltsstoffe freigesetzt, diese werden jedoch nachfolgend in der Behandlungseinrichtung 15 abgeschieden, zersetzt oder sonstwie beseitigt, gelangen also nicht mit dem restlichen Abgas über den Vortrockner 1 in die Atmosphäre.

Die Anlage gemäß Fig. 2 stimmt mit der Anlage gemäß Fig. 1 hin­ sichtlich all ihrer Teile und der bereits beschriebenen Verfah­ rensführung überein, so daß gleiche Bezugszeichen verwendet sind und insoweit auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird.

Zusätzlich ist in die Abgasleitung 14 zwischen dem Zyklonab­ scheider 8 und der Behandlungseinrichtung 15 ein Wäscher 17 eingeschaltet, durch den mittels einer Umwälzpumpe 18 Wasch­ flüssigkeit umgewälzt wird, die über Düsen 19 eingesprüht wird und sich im Wäschersumpf 20 wie angedeutet sammelt.

Im Wäscher 17 wird das Abgas ggf. bis zur Kondensation von in ihm enthaltenem Wasserdampf abgekühlt. Dadurch wird das Abgas gereinigt. Die Ableitung überschüssiger und zugleich verunrei­ nigter Waschflüssigkeit, die sich durch Kondensatanfall ergibt, ist nicht dargestellt.

Im Wäschersumpf 20 ist ein wärmeaufnehmender Wärmetauscher 21 angeordnet, der über einen Wärmeträgerkreislauf 22 mit einer Umwälzpumpe 23 mit einem wärmeabgebenden Wärmetauscher 24 ver­ bunden ist. In dem Wärmetauscher 24 wird über eine Zuleitung 25 zugeführte Frischluft erwärmt, beispielsweise ebenfalls auf ca. 100°C, die dann wie bereits für das durch die Abgasleitung 14 zuströmende Abgas erläutert durch die Trocknungsgutschicht 11 geleitet wird, der auf diese Weise auch mittelbar aus dem Abgas stammende Wärme zur Erhöhung der Vortrocknungsleistung zuge­ führt wird.

In Fig. 2 ist auch ein Verdichter 26 dargestellt, mit dem die erwärmte Frischluft ebenso wie das durch die Abgasleitung 14 zugeführte Abgas durch die Trocknungsgutschicht 11 im Vortrock­ ner 1 angesaugt und dann beispielsweise an einen nicht darge­ stellten Kamin abgegeben wird.

Die aus dem Abgas stammende und in den Wärmeträgerkreislauf 22 eingeleitete Wärme kann natürlich auch ganz oder teilweise für andere Zwecke genutzt werden, insbesondere wenn wegen Kondensa­ tion im Wäscher 17 in großem Umfang Wärme anfällt. Ferner kann in an sich bekannter Weise durch den Einsatz von Wärmepumpen oder sonstigen Wärmeverschiebungssystemen die Verwendungsmög­ lichkeit für bei vergleichsweise niedriger Temperatur an­ fallende Wärme erweitert werden.

Claims (16)

1. Verfahren zur emissionsarmen Trocknung von Holzspänen oder vergleichbarem organischem Trocknungsgut, bei dem das feuchte Trocknungsgut in einer ersten Trocknerstufe direkt mit dem Trocknungsgas in Kontakt gebracht und so vorge­ trocknet wird und nachfolgend in einer zweiten Trockner­ stufe endgetrocknet wird, wobei das Abgas aus der Endtrock­ nungsstufe einer Behandlung unterzogen wird, mittels der wenigstens ein Teil der aus dem Trocknungsgut ausgetragenen organischen und sonstigen luftfremden Stoffe aus diesem Ab­ gas beseitigt wird, und das so behandelte Abgas aus der Endtrocknungsstufe dann als Trocknungsgas durch die Vor­ trocknungsstufe geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortrocknung als Niedertemperaturtrocknung mit einem Trocknungsgas mit einer Temperatur durchgeführt wird, bei der die Oberflächentemperatur des Trocknungsgutes 130°C nicht überschreitet, und daß die Endtrocknung mit der End­ trocknungsstufe in einem Temperaturbereich über 130°C zuge­ führter Trocknungsenergie erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endtrocknungsstufe die Trocknungsenergie durch ein Heißgas zugeführt wird, das eine Temperatur über 130°C, insbeson­ dere zwischen 500 und 600°C, aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen und sonstigen luftfremden Stoffe im Ab­ gas der Endtrocknungsstufe durch thermische und/oder kata­ lytische Zersetzung beseitigt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen und sonstigen luftfremden Stoffe im Ab­ gas der Endtrocknungsstufe durch Abscheidung aus dem Abgas entfernt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Abgas der Endtrocknungsstufe gekühlt wird, bevor es zur Beseitigung organischer und sonstiger luftfremder Stoffe behandelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der Endtrocknungsstufe bis unter den Taupunkt abge­ kühlt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der Endtrocknungsstufe durch einen Waschvor­ gang gekühlt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dem Abgas der Endtrocknungsstufe entzo­ gene Wärme wenigstens teilweise der Vortrocknungsstufe zu­ geführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abgas der Endtrocknungsstufe erwärmt wird, bevor es durch die Vortrocknungsstufe geführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Endtrocknungsstufe direkt und/oder indi­ rekt beheizt wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Vortrockner (1) und einem Endtrockner (3), die über eine vom Vortrockner zum Endtrockner führende Trans­ portleitung (12) für das Trocknungsgut und eine vom End­ trockner (3) zum Vortrockner (1) führende Abgasleitung (14) miteinander verbunden sind, in die eine Behandlungseinrich­ tung (15) zur Beseitigung von aus dem Trocknungsgut ausge­ tragenen organischen und sonstigen luftfremden Stoffen ein­ geschaltet ist, wobei ein Brenner (5) zur Erzeugung von Heißgas zur Trocknung vorgesehen ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der Endtrockner (3) ein über eine Heißgasleitung (4) mit dem Brenner (5) verbundener Hochtemperaturtrockner und der Vortrockner (1) ein Niedertemperaturtrockner ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in die vom Endtrockner (3) zum Vortrockner (1) führende Ab­ gasleitung (14) oder in die Behandlungseinrichtung (15), die in die Abgasleitung (14) eingebaut ist, eine Frischluftzuleitung (16) einmündet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die vom Endtrockner (3) zum Vor­ trockner (1) führende Abgasleitung (14) ein Wäscher (17) eingebaut ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wäscher (17) ein wärmeaufnehmender Wäschetauscher (21) zugeordnet ist, der über einen Wärmeträgerkreislauf (22) mit einem dem Vortrockner (1) zugeordneten wärmeabgebenden Wärmetauscher (24) verbunden ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortrockner (1) einen Bandförderer aufweist, durch dessen poröses Förderband (2) mit im Ober­ trum aufliegender Trocknungsgutschicht (11) das Trocknungs­ gas für die Vortrocknung aufsteigt.

16 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vortrockner (1) ein vom Abgas des Vortrockners durchströmter Biofilter nachgeschaltet ist.