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WO2002039040A1 - Method and assembly for drying and/or calcining bulk material - Google Patents

Method and assembly for drying and/or calcining bulk material Download PDF

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WO2002039040A1
WO2002039040A1 PCT/EP2001/011971 EP0111971W WO0239040A1 WO 2002039040 A1 WO2002039040 A1 WO 2002039040A1 EP 0111971 W EP0111971 W EP 0111971W WO 0239040 A1 WO0239040 A1 WO 0239040A1
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WO
WIPO (PCT)
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layer
infrared
trickle
bulk material
radiation
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2001/011971
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German (de)
French (fr)
Inventor
Rainer Gaus
Kai K. O. BÄR
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Advanced Photonics Technologies AG
Original Assignee
Advanced Photonics Technologies AG
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Filing date
Publication date
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Priority to AU2002221687A priority Critical patent/AU2002221687A1/en
Publication of WO2002039040A1 publication Critical patent/WO2002039040A1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • A23B9/00—Preservation of edible seeds, e.g. cereals
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    • A23B2/90—Preservation of foods or foodstuffs, in general by drying or kilning; Subsequent reconstitution
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    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • F26B3/30—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun from infrared-emitting elements

Definitions

  • the invention relates to a method for drying or calcining a bulk material according to the preamble of claim 1 and an arrangement for performing this method.
  • drying ovens hot air dryers or infrared drying systems for these drying processes, which operate in the medium to long-wave infrared.
  • these known drying systems also have certain technological disadvantages which, depending on the technological history and shape of the goods to be dried, are more or less significant, but fundamentally question their suitability for certain substances.
  • the drying of "feeds" obtained from suspensions is conventional drying systems under normal pressure are practically impossible because agglomerates and incrustations form, which drastically impair the process yield.
  • Vacuum drying systems are therefore used for special applications of this type, which have additional considerable energy consumption for maintaining the required vacuum.
  • such vacuum drying systems are extremely expensive to construct and have correspondingly high manufacturing costs.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an improved method of the generic type and an arrangement for carrying out this method, which allow energy-efficient drying of various types of bulk goods with simple means and significantly reduced costs.
  • the invention includes the basic idea of using infrared radiation in the near infrared range ("NIR radiation " ) for drying bulk goods, which can be used particularly efficiently for this purpose in accordance with the absorption characteristics of many moist bulk goods.
  • NIR radiation infrared radiation in the near infrared range
  • the advantageous coordination is of particular importance here the NIR radiation to the absorption characteristics of water.
  • the procedure and design of the arrangement is to be chosen such that the water vapor that is formed can escape sufficiently quickly.
  • the arrangement for carrying out the method according to the invention has a corresponding conveying device for the bulk material (or its preliminary stage, that is to say possibly also a relatively compact moist mass or even a sludge).
  • an infrared radiator with a radiation temperature of 2900 K or more, preferably 3200 K or more, is used for the proposed drying process. According to the inventors' knowledge, its radiation spectrum is particularly suitable for the thermal dewatering of bulk material, especially with a powdery or flaky consistency.
  • At least one 'halogen lamp' - preferably an arrangement with a plurality of halogen lamps - with a corresponding radiator temperature, the radiation of which is concentrated or focused on the passing stream of the product to be dried by means of assigned reflection surfaces
  • the reflector sections assigned to the radiation sources are also referred to below as main reflectors.
  • This designation is chosen because, in a preferred embodiment, further reflectors or reflection surfaces are provided on the side of the product stream facing away from the radiation source or sources, which reflect a part of the NIR radiation not absorbed by the product stream during the first pass back into the product stream. This further increases the radiation yield and thus the energy efficiency of the machining process. It is even more preferred that the system is designed such that the radiation area forms a largely closed radiation space which is only open to the extent that the transport of the product stream and the removal of the escaping water vapor require this. This can be achieved by means of corresponding slots in otherwise largely closed reflecting walls which do not significantly influence the reflectivity of the walls.
  • an approximately W-shaped cross section of the individual elongated halogen lamps assigned to the main reflectors has proven particularly useful, as is known from DE 199 09 542 A1.
  • the reflection surface opposite the emitter with respect to the product flow is selected as a function of the specific shape or the specific course of the product flow within the heating device and will be essentially flat in the case of a flat product flow.
  • the maximum temperature of the bulk material is preferably set in the range between 600 and 1500 ° C., in particular 800 to 1200 ° C., for thermally relatively insensitive inorganic or mineral goods.
  • this value also depends on the composition and thermal load capacity of the material to be dried and applies in particular to the calcination of inorganic powder and flake compositions.
  • temperatures are typically in the range between 50 ° C and a maximum of about 250 ° C, whereby the latter may only act for special goods and only for a relatively short time.
  • the power density of the NIR radiation is preferably set to values above 300 kW / m 2 , in particular to more than 500 kW / m 2 , in order to achieve a short drying time.
  • lower values can also be set for special applications, whereby the thermal load capacity of the material to be dried plays a decisive role.
  • Its layer thickness in the radiation field is preferably set to a value between 0.5 mm and -10 mm, more particularly between 1 mm and 5 mm. According to the available results, this ensures sufficient warming of the flow of the drying material and water vapor removal, especially for dry goods with not too high initial moisture (especially pre-dried goods). It goes without saying that the specific values in the individual process also depend on the design of the conveying device and the possibility of applying a gas stream for water vapor removal. Highly developed drying arrangements of the proposed type offer at least the possibility of generating such a gas stream in close spatial proximity to the material to be dried - even if this does not represent an indispensable process and arrangement feature.
  • the drying system with swirling devices - for example baffles in a trickle stream - can advantageously be combined with a drying gas supply device or (due to the convection occurring during the irradiation process) also largely replace such a device.
  • a drying system of the proposed type preferably comprises measuring devices for recording relevant physical parameters of the material to be dried, in particular its temperature and / or moisture content, and a control device for controlling the radiation as a function of the measurement result.
  • the process control can be controlled “manually” on the basis of the measurement results or — preferably in particular in the case of drying goods with a relatively strongly fluctuating moisture content — automatically by means of a controlled system (“closed loop”).
  • the proposed solution particularly advantageously enables the final drying of bulk goods from particles with an elongated and in particular flat shape under normal pressure, without lumps or crusts being formed, provided that the process is carried out appropriately.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of a bulk drying system according to a first embodiment of the invention.
  • the NIR irradiation arrangement 7 comprises an essentially cuboid, coherent reflector body 7.1 in the outer contour, below which five elongated halogen lamps 7.2 are arranged as NIR emitters.
  • the reflector body 7.1 has a plurality of water vapor extraction slots 7.1a, from which the 5 X water vapor expelled from the moist bulk material under the influence of the NIR radiation of the halogen lamps 7.2 (in particular in the wavelength range between 0.8 ⁇ m and 1.5 ⁇ m) from the drying system 1 can escape.
  • the reflector body 7.1 On its surface facing the halogen lamps 7.2, the reflector body 7.1 has a plurality of approximately W-shaped reflector sections known per se, each of which faces one of the halogen lamps and whose NIR radiation optimally concentrates on the bulk material on the conveyor belt device 3. Through a reflective surface of the conveyor belt of the conveyor belt device 3, a back reflection of infrared radiation passing through the bulk material can be achieved to a certain extent, so that it is optimally used.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of a further bulk material drying system 11, in which the bulk material 15 transported by a conveyor belt device 13 is dried in a trickle stream 15a.
  • NIR radiation arrangement 17 includes a main reflector body 17.1 with cooling water channels 17.1a and three halogen lamps 17.2 assigned to the main reflector body 17.1 a flat counter reflector 17.3. Between the main reflector body 17.1 and the counter reflector 17.3 is a sufficiently wide Gap so that the trickle stream 15a can pass the NIR irradiation arrangement without touching the wall and the water vapor expelled from the bulk material 15 can escape upwards between the reflectors.
  • An opening is provided in the counter reflector 17.3, behind which is arranged a radiation pyrometer 19 for detecting the temperature of the trickle stream 17a.
  • the pyrometer 19 is connected to an input of a power control unit 21, which in turn is connected to a control input of a power supply unit 23 of the halogen lamps 17.2. With this arrangement, a closed-loop process control of the drying process is carried out on the basis of the temperature of the bulk material in the radiation field.

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Abstract

The invention relates to a method for drying and/or calcining bulk material (5), in particular a powdered pigment, food product, or a spice, or flat particles obtained from a suspension. According to the invention, the bulk material (5') is transported in a substantially continuous manner in a layer on a support (3), or a free-flowing stream (15a) through a field of infra-red radiation, whose essential active energy component lies in the near infra-red range, in particular in the wavelength range between 0.8 mu m and 1.5 mu m.

Description

Verfahren und Anordnung zum Trocknen bzw. Kalzinieren eines Schüttgutes Method and arrangement for drying or calcining a bulk material

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung bzw. Kalzinierung eines Schüttgutes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for drying or calcining a bulk material according to the preamble of claim 1 and an arrangement for performing this method.

Die Trocknung von feuchten sowie aus Lösungen oder Suspensionen gewonnenen Feststoffen, die pulvrige oder körnige Konsistenz haben oder aus stäbchenförmigen oder flächigen Partikeln bestehen, stellt einen unverzichtbaren, aber leider höchst energieaufwendigen Schritt bei der Gewinnung bzw. Verarbeitung solcher Stoffe dar. Diese spielen beispielsweise in der Druck-, Keramik- und Textilindustrie eine wesentliche Rolle und werden in großen Mengen eingesetzt, so daß sich die Energiekosten der Trocknungsprozesse zu wirtschaftlich höchst relevanten Beträgen summieren.The drying of moist solids and those obtained from solutions or suspensions, which have a powdery or granular consistency or consist of rod-shaped or flat particles, represents an indispensable, but unfortunately extremely energy-intensive step in the extraction or processing of such substances Printing, ceramics and textile industries play an essential role and are used in large quantities, so that the energy costs of the drying processes add up to economically highly relevant amounts.

Einen ähnlich großen Energieverbrauch haben Trocknungsprozesse in der Landwirtschaft bzw. bei der Verarbeitung landwirtschaftlicher Güter mit Schüttgutcharakter, beispielsweise von Getreide und Getreideprodukten, Hülsenfrüchten und Gewürzen, sowie bei der Zuckerherstellung.Drying processes in agriculture or in the processing of agricultural goods with bulk goods character, for example of grain and grain products, legumes and spices, as well as in sugar production have a similarly large energy consumption.

Es ist bekannt, für diese Trocknungsprozesse Trockenöfen, Heißlufttrockner oder Infrarot-Trocknungsanlagen einzusetzen, die im mittleren bis langwelligen Infrarot arbeiten. Neben dem ho- hen Energieverbrauch haben diese bekannten Trocknungsanlagen auch gewisse technologische Nachteile, die in Abhängigkeit von der technologischen Vorgeschichte und Gestalt der zu trocknenden Güter mehr oder weniger bedeutsam sind, für bestimmte Stoffe ihre Eignung aber grundsätzlich in Frage stellen. So ist die Trocknung von aus Suspensionen gewonnenen „Füttern" in her- kömmlichen Trocknungsanlagen unter Normaldruck praktisch unmöglich, weil sich dabei Agglomerate und Verkrustungen bilden, die die Verfahrensausbeute drastisch beeinträchtigen. Für spezielle Anwendungen dieser Art sind daher Vakuum-Trocknungsanlagen ge- bräuchlich, die zusätzlichen erheblichen Energieverbrauch für die Aufrechterhaltung des erforderlichen Vakuums haben. Zudem sind derartige Vakuum-Trocknungsanlagen höchst konstruktionsaufwendig und haben entsprechend hohe Herstellungskosten.It is known to use drying ovens, hot air dryers or infrared drying systems for these drying processes, which operate in the medium to long-wave infrared. In addition to the high energy consumption, these known drying systems also have certain technological disadvantages which, depending on the technological history and shape of the goods to be dried, are more or less significant, but fundamentally question their suitability for certain substances. The drying of "feeds" obtained from suspensions is conventional drying systems under normal pressure are practically impossible because agglomerates and incrustations form, which drastically impair the process yield. Vacuum drying systems are therefore used for special applications of this type, which have additional considerable energy consumption for maintaining the required vacuum. In addition, such vacuum drying systems are extremely expensive to construct and have correspondingly high manufacturing costs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren der gattungsgemäßen Art sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, die eine energieeffiziente Trocknung verschiedenartiger Schüttgüter mit einfachen Mitteln und wesentlich reduzierten Kosten erlauben.The invention is therefore based on the object of specifying an improved method of the generic type and an arrangement for carrying out this method, which allow energy-efficient drying of various types of bulk goods with simple means and significantly reduced costs.

Diese Aufgabe wird gemäß ihrem Verfahrensaspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und gemäß ihrem Anordnungsaspekt durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.This object is achieved according to its method aspect by a method with the features of claim 1 and according to its arrangement aspect by an arrangement with the features of claim 11.

Die Erfindung schließt den grundlegenden Gedanken ein, zur Schüttguttrocknung Infrarotstrahlung im Bereich des nahen Infrarot („NIR-Strahlung" ) einzusetzen, die sich entsprechend den Absorptionscharakteristika vieler feuchter Schüttgüter zu die- sem Zweck besonders effizient einsetzen läßt. Besondere Bedeutung hat hierbei die vorteilhafte Abstimmung der NIR-Strahlung auf die Absorptionscharakteristik von Wasser. Sie schließt weiter den Gedanken ein, das Schüttgut in geeigneter Weise in Form einer Schicht auf einem Träger oder eines Rieselstromes durch ein Strahlungsfeld im nahen Infrarot hindurchzufordern. Hierbei ist die Schicht- bzw. Rieseistromgeometrie so zu wählen, daß das ursprünglich enthaltene Wasser im gesamten geförderten Volumen von NIR-Strahlung beaufschlagt wird und diese absorbieren kann, wodurch es erwärmt wird und schließlich verdunstet. Die Verfahrensführung und Ausbildung der Anordnung ist derart zu wählen, daß der sich bildende Wasserdampf hinreichend schnell entweichen kann. Es versteht sich, daß die Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine entspre- chende Fördereinrichtung für das Schüttgut (bzw. dessen Vorstufe, also gegebenenfalls auch eine relativ kompakte feuchte Masse oder gar einen Schlamm) aufweist.The invention includes the basic idea of using infrared radiation in the near infrared range ("NIR radiation " ) for drying bulk goods, which can be used particularly efficiently for this purpose in accordance with the absorption characteristics of many moist bulk goods. The advantageous coordination is of particular importance here the NIR radiation to the absorption characteristics of water.It also includes the idea of appropriately conveying the bulk material in the form of a layer on a support or a trickle stream through a radiation field in the near infrared choose that the originally contained water is exposed to the entire volume of NIR radiation and can absorb it, whereby it is heated and ultimately evaporates. The procedure and design of the arrangement is to be chosen such that the water vapor that is formed can escape sufficiently quickly. It goes without saying that the arrangement for carrying out the method according to the invention has a corresponding conveying device for the bulk material (or its preliminary stage, that is to say possibly also a relatively compact moist mass or even a sludge).

In einer bevorzugten Ausführung wird für den vorgeschlagenen Trockenprozeß ein Infrarotstrahler mit einer Strahlungstemperatur von 2900 K oder mehr, bevorzugt 3200 K oder mehr, eingesetzt. Dessen Strahlungsspektrum ist nach den Erkenntnissen der Erfinder für die thermische Entwässerung von Schüttgut, speziell mit pulvriger oder flitteriger Konsistenz, besonders ge- eignet.In a preferred embodiment, an infrared radiator with a radiation temperature of 2900 K or more, preferably 3200 K or more, is used for the proposed drying process. According to the inventors' knowledge, its radiation spectrum is particularly suitable for the thermal dewatering of bulk material, especially with a powdery or flaky consistency.

Weiter bevorzugt ist der Einsatz mindestens einer 'Halogenlampe " - bevorzugt einer Anordnung mit mehreren Halogenlampen - mit entsprechender Strahlertemperatur, deren Strahlung durch zuge- ordnete Reflexionsflächen auf den hindurchgehenden Strom des zu trocknenden Produktes konzentriert bzw. fokussiert wird. Der der Strahlungsquelle unmittelbar zugeordnete Reflektor bzw. die den Strahlungsquellen zugeordneten Reflektorabschnitte werden im weiteren auch als Hauptreflektoren bezeichnet.It is further preferred to use at least one 'halogen lamp' - preferably an arrangement with a plurality of halogen lamps - with a corresponding radiator temperature, the radiation of which is concentrated or focused on the passing stream of the product to be dried by means of assigned reflection surfaces The reflector sections assigned to the radiation sources are also referred to below as main reflectors.

Diese Bezeichnung wird deshalb gewählt, weil in einer bevorzugten Ausführung auf der der Strahlungsquelle bzw. den Strahlungsquellen abgewandten Seite des Produktstromes weitere Reflektoren bzw. Reflexionsflächen vorgesehen sind, die einen beim ersten Durchgang nicht vom Produktström absorbierten Teil der NIR-Strahlung in den Produktström zurücklenken. Hierdurch wird die Strahlungsausbeute und damit die Energieeffizienz des Bearbeitungsprozesses weiter gesteigert. Noch weiter bevorzugt ist eine derartige Ausführung der Anlage, daß der Bestrahlungsbereich einen weitgehend geschlossenen Strahlungsraum bildet, der nur insoweit geöffnet ist, als der Hindurchtransport des Produktstromes und die Abführung des ent- weichenden Wasserdampfes dies erfordern. Dies kann durch entsprechende Schlitze in ansonsten weitgehend geschlossenen reflektierenden Wandungen erreicht werden, die das Reflexionsvermögen der Wandungen nicht wesentlich beeinflussen.This designation is chosen because, in a preferred embodiment, further reflectors or reflection surfaces are provided on the side of the product stream facing away from the radiation source or sources, which reflect a part of the NIR radiation not absorbed by the product stream during the first pass back into the product stream. This further increases the radiation yield and thus the energy efficiency of the machining process. It is even more preferred that the system is designed such that the radiation area forms a largely closed radiation space which is only open to the extent that the transport of the product stream and the removal of the escaping water vapor require this. This can be achieved by means of corresponding slots in otherwise largely closed reflecting walls which do not significantly influence the reflectivity of the walls.

Nach den Untersuchungen der Erfinder hat sich für die Hauptreflektoren ein annähernd W-förmiger Querschnitt der einzelnen langgestreckten Halogenlampen zugeordneten Reflektorabschnitte besonders bewährt, wie es aus der DE 199 09 542 AI der Änmel- derin bekannt ist. Die bezüglich des Produktstromes dem Emitter gegenüberliegende Reflexionsfläche wird dagegen in Abhängigkeit von der konkreten Gestalt bzw. dem konkreten Verlauf des Produktstromes innerhalb der Erwärmungseinrichtung gewählt und wird bei einem ebenen Produktström im wesentlichen plan sein.According to the investigations of the inventors, an approximately W-shaped cross section of the individual elongated halogen lamps assigned to the main reflectors has proven particularly useful, as is known from DE 199 09 542 A1. The reflection surface opposite the emitter with respect to the product flow, on the other hand, is selected as a function of the specific shape or the specific course of the product flow within the heating device and will be essentially flat in the case of a flat product flow.

Es ist aber darauf hinzuweisen, daß für spezielle Anwendungen - insbesondere für bestimmte „flitterige" Schüttgüter - eine turbulente Ausführung des Produktstromes im Strahlungsfeld zweckmäßig sein kann, mit der dann bevorzugt auch komplizierter geformte Gegenreflexionsflächen eingesetzt werden.It should be pointed out, however, that for special applications - in particular for certain "flaky" bulk materials - a turbulent execution of the product stream in the radiation field can be expedient, with which then also more complex shaped counter-reflection surfaces are preferably used.

In Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung und thermischen Empfindlichkeit sowie dem Feuchtegehalt des zu trocknenden Schüttgutes wird für die Behandlung mit der NIR-Strahlung ein Zeitraum im Bereich zwischen 0,5 und 20 s, insbesondere zwischen 1 und 5 s, vorgesehen. Diese gegenüber herkömmlichenDepending on the chemical composition and thermal sensitivity as well as the moisture content of the bulk material to be dried, a period in the range between 0.5 and 20 s, in particular between 1 and 5 s, is provided for the treatment with the NIR radiation. This over conventional ones

Trocknungsverfahren sehr kurze Einwirkungsdauer der Wärmequelle reicht nach den Ermittlungen der Erfinder aufgrund ihrer hohen Trocknungseffizienz für Standardanwendungen jedenfalls aus. Beim Trocknungsprozeß wird für thermisch relativ unempfindliche anorganische bzw. mineralische Güter die Maximaltemperatur des Schüttgutes bevorzugt im Bereich zwischen 600 und 1500 °C, insbesondere 800 bis 1200°C, eingestellt. Auch dieser Wert hängt natürlich von der Zusammensetzung und thermischen Belastbarkeit des Trocknungsgutes ab und gilt insbesondere für die Kalzinierung anorganischer Pulver- und Flitterzusammensetzungen. Für Schüttgüter aus landwirtschaftlichen Produkten und Zwischenprodukten von deren Verarbeitung zu Lebensmitteln, die thermisch weitaus empfindlicher sind, sind hingegen typischerweise Temperaturen im Bereich zwischen 50 °C und maximal etwa 250 °C, wobei letztere nur für spezielle Güter und nur relativ kurzzeitig einwirken dürfen.Drying process very short exposure time of the heat source is sufficient according to the inventors' investigations due to its high drying efficiency for standard applications. In the drying process, the maximum temperature of the bulk material is preferably set in the range between 600 and 1500 ° C., in particular 800 to 1200 ° C., for thermally relatively insensitive inorganic or mineral goods. Of course, this value also depends on the composition and thermal load capacity of the material to be dried and applies in particular to the calcination of inorganic powder and flake compositions. For bulk goods from agricultural products and intermediate products from their processing into foods that are thermally far more sensitive, temperatures are typically in the range between 50 ° C and a maximum of about 250 ° C, whereby the latter may only act for special goods and only for a relatively short time.

Die Leistungsdichte der NIR-Strahlung wird bevorzugt auf Werte oberhalb von 300 kW/m2 , insbesondere auf mehr als 500 kW/m2, eingestellt, um eine kurze Trocknungsdauer zu erzielen. Für Spezialanwendungen sind allerdings auch niedrigere Werte einstellbar, wobei wiederum die thermische Belastbarkeit des Trocknungsgutes eine entscheidende Rolle spielt.The power density of the NIR radiation is preferably set to values above 300 kW / m 2 , in particular to more than 500 kW / m 2 , in order to achieve a short drying time. However, lower values can also be set for special applications, whereby the thermal load capacity of the material to be dried plays a decisive role.

Dessen Schichtdicke im Strahlungsfeld wird bevorzugt auf einen Wert zwischen 0,5 mm und- 10 mm, noch spezieller zwischen 1 mm und 5 mm, eingestellt. Dies sichert nach den vorliegenden Er- gebnissen speziell bei Trockengütern mit nicht allzu hoher Anfangsfeuchte (speziell vorgetrockneten Gütern) eine hinreichende Durchwärmung des Trocknungsgutstromes und Wasserdampfabführung. Es versteht sich, daß die konkreten Werte im einzelnen Prozeß auch von der Gestaltung der Fördereinrichtung und der Möglichkeit einer Beaufschlagung mit einem Gasstrom zur Wasserdampfabführung abhängen. Hochentwickelte Trocknungsanordnungen der vorgeschlagenen Art bieten zumindest die Möglichkeit der Erzeugung eines solchen Gasstromes in enger räumlicher Nachbarschaft zum Trocknungsgut - auch wenn diese keinen unverzichtba- res Verfahrens- und Anordnungsmerkmal darstellt. Eine Ausfüh- rung der Trocknungsanlage mit Verwirbelungseinrichtungen - beispielsweise Leitblechen in einem Rieselstrom - kann vorteilhaft mit einer Trocknungsgas-Zuführungseinrichtung kombiniert sein oder (aufgrund der beim Bestrahlungsvorgang auftretenden Kon- vektion) eine solche auch weitgehend ersetzen.Its layer thickness in the radiation field is preferably set to a value between 0.5 mm and -10 mm, more particularly between 1 mm and 5 mm. According to the available results, this ensures sufficient warming of the flow of the drying material and water vapor removal, especially for dry goods with not too high initial moisture (especially pre-dried goods). It goes without saying that the specific values in the individual process also depend on the design of the conveying device and the possibility of applying a gas stream for water vapor removal. Highly developed drying arrangements of the proposed type offer at least the possibility of generating such a gas stream in close spatial proximity to the material to be dried - even if this does not represent an indispensable process and arrangement feature. An execution The drying system with swirling devices - for example baffles in a trickle stream - can advantageously be combined with a drying gas supply device or (due to the convection occurring during the irradiation process) also largely replace such a device.

Weiterhin umfaßt eine Trocknungsanlage der vorgeschlagenen Art bevorzugt Meßeinrichtungen zur Erfassung relevanter physikalischer Parameter des Trocknungsgutes, insbesondere von dessen Temperatur und/oder Feuchtigkeitsgehalt sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Bestrahlung in Abhängigkeit vom Meßergebnis. Hierbei kann die Verfahrensführung anhand der Meßergebnisse „von Hand" oder - bevorzugt insbesondere bei Trocknungsgütern mit relativ stark schwankendem Feuchtegehalt - au- tomatisch mittels einer Regelstrecke („Closed Loop") gesteuert werden.Furthermore, a drying system of the proposed type preferably comprises measuring devices for recording relevant physical parameters of the material to be dried, in particular its temperature and / or moisture content, and a control device for controlling the radiation as a function of the measurement result. In this case, the process control can be controlled “manually” on the basis of the measurement results or — preferably in particular in the case of drying goods with a relatively strongly fluctuating moisture content — automatically by means of a controlled system (“closed loop”).

Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise die Endtrocknung von Schüttgütern aus Partikeln mit läng- licher und insbesondere flächiger Gestalt unter Normaldruck, ohne daß hierbei - geeignete Verfahrensführung vorausgesetzt - Klumpen oder Krusten gebildet werden.The proposed solution particularly advantageously enables the final drying of bulk goods from particles with an elongated and in particular flat shape under normal pressure, without lumps or crusts being formed, provided that the process is carried out appropriately.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im üb- rigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:Advantages and expediencies of the invention also result from the subclaims and the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the figures. Of these show:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Schüttgut-Trocknungsanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung undFig. 1 is a schematic perspective view of a bulk drying system according to a first embodiment of the invention and

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausfüh¬ rungsform der Erfindung mit Elementen eines Funkti- ons-Blockschaltbildes . Fig. 1 zeigt eine Schüttgut-Trocknungsanlage 1 mit einer Förderbandeinrichtung 3, auf der ein feuchtes Schüttgut 5Λ unter eine NIR-Bestrahlungsanordnung 7 und aus deren Strahlungsfeld heraus als trockenes Schüttgut 5 transportiert wird. Die NIR- Bestrahlungsanordnung 7 umfaßt einen in der Außenkontur im wesentlichen quaderförmigen, zusammenhängenden Reflektorkörper 7.1, unter dem fünf langgestreckte Halogenlampen 7.2 als NIR- Emitter angeordnet sind. Der Reflektorkörper 7.1 hat mehrere Wasserdampf-Abzugsschlitze 7.1a, aus denen der unter dem Einfluß der NIR-Strahlung der Halogenlampen 7.2 (insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm) aus dem feuchten Schüttgut 5X ausgetriebene Wasserdampf aus der Trocknungsanlage 1 entweichen kann. Auf seiner den Halogenlampen 7.2 zu- gewandten Fläche hat der Reflektorkörper 7.1 eine Mehrzahl von annähernd W-förmigen, an sich bekannten Reflektorabschnitten, die jeweils einer der Halogenlampen zugewandt sind und deren NIR-Strahlung in optimaler Weise auf das Schüttgut auf der Förderbandeinrichtung 3 konzentrieren. Durch eine reflektierende Oberfläche des Fördergurtes der Förderbandeinrichtung 3 läßt sich bis zu einem gewissen Grade eine Rückreflexion von durch das Schüttgut hindurchgehender Infrarotstrahlung erreichen, so daß diese optimal ausgenutzt wird.Fig. 2 is a schematic representation of a second exporting ¬ approximately of the invention with elements of a functional block diagram ons. 1 shows a bulk material drying system 1 with a conveyor belt device 3, on which a moist bulk material 5 Λ is transported under an NIR irradiation arrangement 7 and out of its radiation field as dry bulk material 5. The NIR irradiation arrangement 7 comprises an essentially cuboid, coherent reflector body 7.1 in the outer contour, below which five elongated halogen lamps 7.2 are arranged as NIR emitters. The reflector body 7.1 has a plurality of water vapor extraction slots 7.1a, from which the 5 X water vapor expelled from the moist bulk material under the influence of the NIR radiation of the halogen lamps 7.2 (in particular in the wavelength range between 0.8 μm and 1.5 μm) from the drying system 1 can escape. On its surface facing the halogen lamps 7.2, the reflector body 7.1 has a plurality of approximately W-shaped reflector sections known per se, each of which faces one of the halogen lamps and whose NIR radiation optimally concentrates on the bulk material on the conveyor belt device 3. Through a reflective surface of the conveyor belt of the conveyor belt device 3, a back reflection of infrared radiation passing through the bulk material can be achieved to a certain extent, so that it is optimally used.

In Fig. 2 ist als alternative Ausführung eine weitere Schüttgut-Trocknungsanlage 11 dargestellt, bei der die Trocknung des durch eine Förderbandeinrichtugn 13 herbei transportierten Schüttgutes 15 in einem Rieselstrom 15a erfolgt.2 shows an alternative embodiment of a further bulk material drying system 11, in which the bulk material 15 transported by a conveyor belt device 13 is dried in a trickle stream 15a.

Eine gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 modifizierte NIR- Bestrahlungsanordnung 17 umfaßt neben einem Haupt-Reflektorkörper 17.1 mit Kühlwasserkanälen 17.1a und drei dem Haupt- Reflektorkörper 17.1 zugeordneten Halogenlampen 17.2 einen ebenen Gegenreflektor 17.3. Zwischen dem Haupt-Reflektorkörper 17.1 und dem Gegenreflektor 17.3 ist ein ausreichend weiter Zwischenraum, so daß der Rieselstrom 15a die NIR-Bestrahlungsanordnung ohne Wandberührung passieren und der aus dem Schüttgut 15 ausgetriebene 'Wasserdampf zwischen den Reflektoren nach oben entweichen kann.A modified compared to the embodiment of FIG. 1 NIR radiation arrangement 17 includes a main reflector body 17.1 with cooling water channels 17.1a and three halogen lamps 17.2 assigned to the main reflector body 17.1 a flat counter reflector 17.3. Between the main reflector body 17.1 and the counter reflector 17.3 is a sufficiently wide Gap so that the trickle stream 15a can pass the NIR irradiation arrangement without touching the wall and the water vapor expelled from the bulk material 15 can escape upwards between the reflectors.

Im Gegenreflektor 17.3 ist eine Öffnung vorgesehen, hinter der ein Strahlungspyrometer 19 zur Erfassung der Temperatur des Rieselstromes 17a angeordnet ist. Das Pyrometer 19 ist mit einem Eingang einer Leistungsregeleinheit 21 verbunden, die ih- rerseits mit einem Steuereingang einer Stromversorgungseinheit 23 der Halogenlampen 17.2 verbunden ist. Durch diese Anordnung wird eine Closed-Loop-Prozeßführung des Trocknungsprozesses anhand der Temperatur des Schüttgutes im Strahlungsfeld durchgeführt .An opening is provided in the counter reflector 17.3, behind which is arranged a radiation pyrometer 19 for detecting the temperature of the trickle stream 17a. The pyrometer 19 is connected to an input of a power control unit 21, which in turn is connected to a control input of a power supply unit 23 of the halogen lamps 17.2. With this arrangement, a closed-loop process control of the drying process is carried out on the basis of the temperature of the bulk material in the radiation field.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben kurz skizzierten Beispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen. Insbesondere sind versc ieden- artige Abwandlungen der NIR-Strahler- sowie -Reflektorgeometrien und der Schüttgut-Transporteinrichtungen möglich. Weiter versteht es sich, daß Mittel zur Prozeßsteuerung oder -rege- lung, wie sie in Fig. 2 schematisch gezeigt sind, auch bei der Anordnung nach Fig. 1 und ähnlichen Konfigurationen eingesetzt werden können.The implementation of the invention is not limited to the examples briefly outlined above, but is also possible within the scope of the claims in a large number of modifications which are within the scope of professional action. In particular, various modifications of the NIR emitter and reflector geometries and of the bulk material transport devices are possible. Furthermore, it goes without saying that means for process control or regulation, as shown schematically in FIG. 2, can also be used in the arrangement according to FIG. 1 and similar configurations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1; 11 Schüttgut-Trocknungsanlage1; 11 Bulk drying system

3; 13 Förderbandeinrichtung3; 13 conveyor belt device

5, 5 ; 15 Schüttgut5, 5; 15 bulk material

7; 17 NIR-Bestrahlungsanordnung7; 17 NIR radiation arrangement

7.1; 17.1 Reflektorkörper 7.1a Wasserdampf-Abzugsschlitze 7.2; 17.2 Halogenlampe7.1; 17.1 Reflector body 7.1a water vapor extraction slots 7.2; 17.2 Halogen lamp

15a Rieselstrom15a trickle current

17.1a Kühlwasserkanal17.1a cooling water channel

17.3 Gegenreflektor17.3 Counter reflector

19 Strahlungspyrometer19 radiation pyrometers

21 Leistungsregeleinheit21 power control unit

23 Stromversorgungseinheit 23 power supply unit

Claims

Patentansprüche claims 1. Verfahren zur Trocknung und/oder Kalzinierung eines Schüttgutes, insbesondere eines Pigmentpulvers, Lebensmit- tel- oder Gewürzproduktes oder von aus einer Suspension gewonnenen flächigen Partikeln, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schüttgut als Schicht auf einem Träger oder als Rieselstrom im wesentlichen kontinuierlich durch ein Infra- rot-Strahlungsfeld transportiert wird, dessen wesentlicher Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm, liegt.1. A method for drying and / or calcining a bulk material, in particular a pigment powder, food or spice product or from flat particles obtained from a suspension, characterized in that the bulk material as a layer on a support or as a trickle stream essentially continuously by an infra - Red radiation field is transported, the essential active component of which is in the near infrared range, in particular in the wavelength range between 0.8 μm and 1.5 μm. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strahlertemperatur eines oder mehrerer Infrarotstrahler, die das Infrarot-Strahlungsfeld erzeugen, auf 2900 K oder mehr, insbesondere 3200 K oder mehr, eingestellt ist.2. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the radiator temperature of one or more infrared radiators that generate the infrared radiation field is set to 2900 K or more, in particular 3200 K or more. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Erzeugung des Infrarot-Strahlungsfeldes Halogenlampen eingesetzt werden, deren Strahlung auf die Schicht oder den Rieselstrom des Schüttgutes fokussiert wird.3. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that halogen lamps are used to generate the infrared radiation field, the radiation of which is focused on the layer or the trickle flow of the bulk material. 4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schicht oder der Rieselstrom des Schüttgutes von einer Hauptfläche her aktiv bestrahlt und ein hindurchgehender Strahlungsanteil in die Schicht oder den Rieselstrom zurückreflektiert wird.4. The method of claim 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the layer or the trickle stream of the bulk material is actively irradiated from a main surface and a passing radiation component is reflected back into the layer or the trickle stream. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schicht oder der Rieselstrom für eine Zeitspanne im Bereich zwischen 0,5 und 20 s, insbesondere zwischen 1 und 5 s, dem Infrarot-Strahlungsfeld ausgesetzt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the layer or the trickle stream for a period in Range between 0.5 and 20 s, in particular between 1 and 5 s, is exposed to the infrared radiation field. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Maximaltemperatur in der Schicht bzw. im Rieselstrom für ein anorganisches Gut auf eine Temperatur im Bereich zwischen 600 und 1500 °C, insbesondere zwischen 800 und 1200°C, oder für organisches bzw. biologisches Gut auf ei- ne Temperatur im Bereich zwischen 50 °C und 250 °C eingestellt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the maximum temperature in the layer or in the trickle stream for an inorganic material to a temperature in the range between 600 and 1500 ° C, in particular between 800 and 1200 ° C, or for organic or biological material is set to a temperature in the range between 50 ° C and 250 ° C. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leistungsdichte des Strahlungsfeldes auf der Oberfläche des Trägers oder Rieselstromes oberhalb von 300 kW/m2, insbesondere oberhalb von 500 kW/m2, liegt.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the power density of the radiation field on the surface of the carrier or trickle current is above 300 kW / m 2 , in particular above 500 kW / m 2 . 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schichtdicke der Schicht oder des Rieselstromes im Bereich zwischen 0,5 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 1 mm und 5 mm, liegt.8. The method according to any one of the preceding claims, that the layer thickness of the layer or of the trickle stream is in the range between 0.5 mm and 10 mm, in particular between 1 mm and 5 mm. 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bestrahlung in einem turbulenten Rieselstrom erfolgt.9. The method according to any one of the preceding claims, that the irradiation takes place in a turbulent trickle stream. 10. Verfahren zur Endtrocknung einer vorgetrockneten Masse von aus einer Suspension gewonnenen flächigen Partikeln, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Ausführung unter Normaldruck ohne Ausbildung von Agglomerationen oder Krustenbildung. 10. A method for the final drying of a pre-dried mass of flat particles obtained from a suspension, in particular according to one of the preceding claims, characterized by the execution under normal pressure without formation of agglomerations or crust formation. 11. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit mindestens einem Infrarotstrahler, dessen Strahlung einen wesentlichen Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1, 5 μm, hat und einer Fördereinrichtung für das Schüttgut, die zur Ausbildung bzw. zum Transport einer Schicht oder eines Rieselstromes des Transportgutes ausgebildet ist.11. Arrangement for carrying out the method according to one of the preceding claims, with at least one infrared radiator, the radiation of which has a substantial active component in the near infrared range, in particular in the wavelength range between 0.8 μm and 1.5 μm, and a conveying device for the bulk material , which is designed to form or transport a layer or a trickle flow of the goods to be transported. 12. Anordnung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strahlertemperatur des Infrarotstrahlers oberhalb von12. The arrangement according to claim 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the radiator temperature of the infrared radiator above 2900 K, insbesondere oberhalb von 3200 K, liegt.2900 K, especially above 3200 K, is. 13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der oder die Infrarotstrahler als, insbesondere langgestreckte, Halogenlampe bzw. Halogenlampen ausgebildet ist bzw. sind, deren Länge im wesentlichen der Breite der Schicht bzw. des Rieselstromes entspricht.13. Arrangement according to claim 11 or 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the or the infrared radiator is or are designed as, in particular elongated, halogen lamp or halogen lamps, the length of which corresponds essentially to the width of the layer or the trickle current. 14. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Infrarotstrahler eine Mehrzahl von im wesentlichen parallel zueinander angeordneten langgestreckten Halogenlampen umfassen, denen ein Hauptreflektor mit einem im Bezug auf jede Halogenlampe jeweils im wesentlichen W- förmigen Reflektorabschnitt zugeordnet ist.14. Arrangement according to one of claims 11 to 13, so that the infrared emitters comprise a plurality of elongated halogen lamps which are arranged essentially parallel to one another and to which a main reflector with an essentially W-shaped reflector section is assigned in relation to each halogen lamp. 15. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen bezüglich der Schicht bzw. des Rieselstromes gegenüber dem Infrarotstrahler oder den Infrarotstrahlern ange- ordneten Gegenreflektor, der insbesondere mit dem Hauptre- flektor einen im wesentlichen geschlossenen Strahlungsraum bildet.15. Arrangement according to one of claims 11 to 14, characterized by a counter-reflector arranged with respect to the layer or the trickle current with respect to the infrared radiator or the infrared radiators, which in particular with the main reflector. reflector forms an essentially closed radiation space. 16. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Fördereinrichtung ein Förderband oder eine Drehsiebeinrichtung umfaßt.16. Arrangement according to one of claims 11 to 15, that the conveying device comprises a conveyor belt or a rotary sieve device. 17. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Fördereinrichtung einen Trockenbehälter mit einer Ver- wirbelungseinrichtung umfaßt. 17. Arrangement according to one of claims 11 to 16, so that the conveying device comprises a drying container with a swirling device.
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