secadores de evaporación en lecho fluidizado

7/28/2019 secadores de evaporacin en lecho fluidizado

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technik-programm

Wirbelschicht-Verdampfungstrockner CSD

Die effizienteste und

energiesparendste Technologie zur

Trocknung von gepressten

Zuckerrbenschnitzeln, DDGS,

Holzschnitzeln und verschiedensten

Arten von Biomasse

The most effective and energy-efficient

way of drying pressed beet pulp, DDGS, wood

chips and miscellaneous types of biomass

Fluidised-bed steam dryer CSD

tech-info


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Advantages

Vorteile

CSD during

installation

BMA-Wirbelschicht-Verdampfungstrock-ner bieten folgende Vorteile:

ber 90 % der bei der Trocknung ein-gesetzten Energie kann in nachfol-genden Prozessen genutzt werdenKeine Luftverschmutzung durch Staubund GeruchVerbesserte Produktqualitt durch Ver-meidung von Oxidationsprozessenund Rauchgas-Kontaminationen

Durch Trocknung im berhitzten Was-

serdampfstrom keine BrandgefahrHohe VerfgbarkeitKein Produktverlust durch bertrock-nete Kanten

Geringer Flchenbedarf durch kom-pakte ausschlielich zylindrische Bau-weise

Geringe Geruschentwicklung

CSD whrend

der Montage

BMA's fluidised-bed steam dryers offerthe following benefits:

More than 90% of the energy input fordrying can be utilised in downstreamprocessesNo air pollution from dust and odoursImproved product quality, becauseoxidation and exhaust gas contamina-tion are avoidedNo fire risk, because drying takesplace in superheated water vapour

High level of availabilityNo loss of product as a result of over-dried edgesSmall dryer footprint, owing to a com-pact and entirely cylindrical designLow noise level


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Mit der aktualisierten Baugrenreihebietet BMA eine Palette von CSD an,die einem breiten Anforderungsspek-trum gerecht wird (s. oben).

Den Standard-Baugren liegt einoptimierter elektrischer Leistungsbedarfzu Grunde. Fr spezielle Anforderungenbesteht die Mglichkeit, die Wasser-verdampfungsleistungen der Standard-Baugren durch Erhhung der Zirku-lationsdampfmenge zu steigern. Diesgeschieht durch Installation eines leis-

tungsfhigeren Motors in Verbindung miteinem speziell ausgelegten Ventilatorrad.

Sizes Baugren 7 8 9 10

Water evaporation rate Wasserverdampfungsleistung t/h 32 46 61 80(heating steam pressure absolute 26 bar) (Heizdampfdruck absolut 26 bar)

Motor power Motorleistung kW 1000 1250 1600 2400Diameter Durchmesser m 7,0 8,0 9,0 10,0Height, approx. Hhe ca. m 22,5 23,5 24,5 25,5

Sizes 3 and 5 upon requestBaugren 3 und 5 auf Anfrage

90

80

70

60

50

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30

20

10

14 16 18 20 22 24 26 28 30

Characteristic features and sizes

Merkmale und Baugren

Size 10Baugre 10

Size 9Baugre 9

Size 8Baugre 8

Size 7Baugre 7

Wasserverdampfungsleistungen

der CSD am Beispiel

Zuckerrbenschnitzel

CSD-Baugren

CSD series

Water evaporation rates

of the CSD, using

the example of beet pulp

With its revised range of CSD sizes,BMA offers its customers various steamdryers for a broad spectrum of require-ments (see above).

The electric power consumption ofthe standard CSD sizes has been opti-mised. For special requirements, thewater evaporation rates of the standardsizes can be increased by raising thevolume of the circulation steam. For thispurpose, a more powerful motor with aspecially designed fan impeller has to be

installed.

D

H


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Drying with the fluidised-bed steam dryer

Trocknung mit dem

Wirbelschicht-Verdampfungstrockner

Blick durch den noch nicht

verschlossenen

Korbbogenboden am Kopf des

Trockners in Uelzen

Das Bild unten zeigteinen Blick durch den

noch nicht verschlossenenKorbbogenboden am Kopf des

Wirbelschicht-Verdampfungs-trockners auf einen rauchfreien Fabrik-

schornstein. Dieses Bild entstand wh-rend der Bauphase im Werk Uelzen derNordzucker AG und hat eine symbolischeBedeutung. Natrlich kann auch dieser

moderne Trockner keinen emissions-freien Betrieb einer Anlage ermglichen.Allerdings vermindert die Anwendungdes CSD zumindest den primrenBrennstoffeinsatz fr die Trocknung vonRbenschnitzeln, DDGS, Holzschnitzeln im Folgenden kurz Biomasse fastvollstndig. Auf diese Weise kann einwesentlicher Beitrag zur Verminderungdes CO2-Ausstoes geleistet werden.

View through the still open

semi-ellipsoid head at the top

of the dryer in Uelzen

The photo below is a view of a smoke-less stack, seen through the semi-ellipsoid head of the fluidised-bed

steam dryer before it was closed. Thephoto was taken while conversion

work was underway at NordzuckerAG's Uelzen factory and it is

quite symbolic. Certainly,even this modern dryer

cannot ensure that the

plant will operate without any emis-sions, but the CSD does provide for- almost complete - reduction of pri-

mary fuel input for drying beet pulp,DDGS and wood chips (collectivelyand briefly referred to as biomassbelow). The CSD therefore makes avery essential contribution to reduc-ing overall CO2 emissions.


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Technological principles

Technologische Grundlagen

Beispiel der Integration

des CSD in das Dampfschema

einer Zuckerfabrik

Die Trocknung diverser Arten Biomasse,wie z. B. extrahierte Zuckerrbenschnit-zel, Schlempe aus der Produktion vonEthanol oder Holzschnitzeln, ist in kon-ventionellen Trocknern mit einem erheb-lichen Einsatz von Primrenergie verbun-den. Der grte Teil dieser Energie gehtbei der Trocknung mit dem verdampftenWasser in den Trocknungsbrden ber.Den verschiedenen konventionellen Bau-formen von Trocknern ist dabei gemein,dass diese Energie wirtschaftlich kaumweiter genutzt werden kann.

Dies ist der entscheidende Vorteil desCSD: Da dieser besondere Wirbel-schicht-Verdampfungstrockner den Trock-nungsbrden bei bis zu 4 bar abs. zur Ver-fgung stellt, kann die darin enthalteneEnergie in weiteren Prozessschritten ver-wendet werden. Damit sind bis zu 90 %der fr die Trocknung eingesetzten Ener-gie mehrfach verwendbar. Dies ist obenam Beispiel der Integration des CSD

in das Dampfschema einer Zuckerfabrikbeispielhaft dargestellt.

Der Wirbelschicht-Verdampfungstrock-ner CSD leistet damit einen substan-tiellen Beitrag zur Reduzierung des Ener-giebedarfs in der Gesamtanlage, zur Ein-sparung von CO2-Emissionen und zumwirtschaftlichen Betrieb.

CSDCSD

Example of a CSD integrated

into the steam system

of a sugar factory

When biomass - such as exhausted beetpulp, stillage that is obtained as a by-product of ethanol production, or woodchips - is dried in conventional dryers,considerable amounts of primary energyhave to be generated. During the dryingprocess, most of this energy is convertedtogether with the evaporated water intodrying vapour. Very little of this energycan be put to further economic use withany of the conventional types of dryers.

This is one very decisive advantageof the CSD. Since this special fluid-ised-bed steam dryer makes the dryingvapour available at a pressure of up to4 barA, the energy contained in thevapour can be used in other steps ofthe production process. In this way, upto 90% of the energy input for dryingcan be put to several uses. The exampleshown above of how a CSD can beintegrated into the steam system of asugar factory illustrates this quite clearly.

The CSD fluidised-bed steam dryertherefore plays an essential role in reduc-ing the energy requirements of the plantas a whole, cutting CO2 emissions andenhancing the overall plant economy.


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Wet stillageNassschlempe

Decanter cakeDekanter-kuchen

VapourBrden

VapourBrden

CondensateKondensat Dried productGetrocknetes Produkt

Cooled productGekhltes Produkt

Thin stillageDnnschlempe

SyrupSirup

SteamHeiz-dampf

SteamHeiz-dampf

SeparationTrennung

EvaporationVerdampfung

MixingMischen

Shape formingFormgebung

CoolingKhlung

Steam dryingVerdampfungstrocknung

Schema mit

Darstellung Prefeedsystem

fr DDGS

Wenn die Partikel des Trocknungsguteszu klein sind, um die optimale Konfigura-tion eines Wirbelschicht-Verdampfungs-trockners zu ermglichen, so erlaubtdie BMA-Technologie zur Konditionie-rung solcher Trocknungsgter dennoch,auch hierfr die Vorteile der Trocknungim CSD zu nutzen. Dies bietet sichz. B. insbesondere fr die Trocknung vonSchlempe aus der Erzeugung von Bio-ethanol aus Mais oder anderen Cerealienoder aus Brauereien an. In den USA liegtfr den CSD bereits das erteilte PatentUS 7,578,073 B2 vor.

Schematic representation,

with prefeed system

for DDGS

Owing to the BMA technology for mate-rial conditioning, the advantages of theCSD drying process can be usedeven if the particles of the input mate-rial are too small for optimal configura-tion of the fluidised-bed steam dryer.This may, in particular, be the casewith the drying of brewery stillage orstillage obtained as a by-product ofbioethanol production from maize orother cereals. US patent 7,578,073 B2has already been granted for the CSD.


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Functional characteristics

Funktionsbeschreibung

Die Wirbelschicht (Pos. 3) aus fluidi-siertem Produkt bildet sich in einemringfrmigen Raum um den zentral an-geordneten berhitzer (Pos. 9) aus.Der dazu erforderliche Dampfstrom wirdvon einem Ventilator (Pos. 10) unterhalbdes berhitzers erzeugt und zirkuliertdurch einen Anstrmboden (Pos. 11)nach oben in die Wirbelschicht, die inmiteinander verbundene Zellen auf-geteilt ist. Das zu trocknende Produktwird ber das Produkteingangssystemder ersten Zelle zugefhrt und durch-luft dann alle weiteren Zellen im flui-disierten Zustand. In der sich anschlie-enden Austrittszelle werden das Pro-dukt und der Staub aus dem Rotations-abscheider zusammengefhrt (Pos. 6)und mittels einer Frderschnecke ausge-tragen.

Um das im Produkt enthaltene Was-ser verdampfen zu knnen, muss dieerforderliche Energie auf das Produkt

bertragen werden. Der Hauptteil derEnergie wird im berhitzer auf den Zir-

The bed (item 3) with the fluidised pro-duct forms in an annular space aroundthe central superheater (item 9). Thesteam required for product fluidisationis generated by a fan (item 10) belowthe superheater, from where it circu-lates upwards through the distributorplate (item 11) and into the fluidised bed,which is subdivided into a number ofinterconnected cells. The input materialis fed by the product feeder system intothe first dryer cell, and then passes allother cells in the fluidised state. In thelast cell, the product and the dust fromthe rotary dust separator (item 6) arecollected and a screw conveyor removesthem from the dryer.

To evaporate the water contained inthe product, the necessary amount ofenergy has to be transferred to the pro-duct. Most of the energy is transferredto the circulation steam in the superheat-er and enters the fluidised bed together

with the steam. As a second means ofenergy transfer, steam-heated panels are

provided in the fluidised bed. Becauseof direct contact between the productand the heating panels, this kind of heattransfer is particularly efficient.

The velocity of the circulation steamis rated so that large particles, too, arekept in motion. Comparatively large andheavy particles primarily travel alongthe bottom of the fluidised bed and useopenings in the cell walls immediatelyabove the distributor plate for enteringthe next cells.

As a result of the highly intensivemotion inside the fluidised bed, smallerand lighter particles are forced upwardsin the partitioned cells. The curvatureat the top end of the cell partitions hastwo effects. Firstly, the particles aredeflected so that they drop back into thefluidised bed in the next cell or the oneafter the next. The second effect is thatthe steam is forced to perform a rotarymotion as it flows upwards. In develop-

ing the CSD, extensive fluid-dynamiccalculations were made to be able to


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Aufsetzen des Unterteils

auf die Fe

Blick in den Innenraum whrend

der Montage

kulationsdampf bertragen und mit die-sem in die Wirbelschicht transportiert.Ein weiterer Energieeintrag erfolgt berdampfbeheizte Heizplatten, die in derWirbelschicht installiert sind. Dieser Wr-mebergang ist durch den direkten Kon-takt des Produktes mit den Heizplattenbesonders effektiv.

Die Geschwindigkeit des Zirkulations-dampfstromes ist so bemessen, dassauch grere Partikel in Bewegung ge-

halten werden. Grere und schwererePartikel bewegen sich vorrangig imunteren Teil der Wirbelschicht und gelan-gen durch ffnungen, die in den Zellen-wnden unmittelbar ber dem Anstrm-boden angeordnet sind, in die nchstenZellen.

Die kleineren und leichten Parti-kel werden in den durch Trennwndebegrenzten Zellen durch intensive Bewe-gung in der Wirbelschicht nach obengeworfen. Die Krmmung der Trennwn-

de im oberen Bereich bewirkt zum eineneine Ablenkung der Partikel, so dass siein der nchsten oder bernchsten Zelle

wieder in die Wirbelschicht fallen. Zumanderen wird durch die Krmmung derTrennwnde der vertikal nach oben str-mende Dampf in eine Rotationsbewe-gung versetzt. Bei der Entwicklung desCSD wurden hierzu umfangreiche flu-iddynamische Berechnungen durchge-fhrt, um maximale Abscheidewirkungbei minimalem Druckverlust realisierenzu knnen. Der obere Teil des CSDbildet einen Zyklon, in dem Staub und

kleinste Partikel im Fliehkraftfeld effektivabgeschieden werden. Von dort gelan-gen sie in den Ejektor (Pos. 7), werdendirekt in die Austrittszelle geblasen undgemeinsam mit dem Trockenprodukt ausdem CSD ausgetragen.

Der nahezu staubfreie Zirkulations-dampf strmt anschlieend in den ber-hitzer, wo er mittels Hochdruckdampfwieder erwrmt wird. Der berhitzteZirkulationsdampf wird vom Ventilator(Pos. 10) angesaugt und erneut durch

den Anstrmboden in die Wirbelschichtgedrckt.

Bottom section being placed

on its feet

View of the inside of the dryer

during assembly

achieve a maximum separation effectwhile keeping pressure losses as lowas possible. The top part of the CSDforms a cyclone, in which dust and veryfine particles are effectively separated ina centrifugal force field. From here theparticles enter the ejector (item 7); theyare then blown directly into the last cellof the fluidised bed from where they areremoved from the CSD together withthe dried product.

The circulation steam contains almostno dust when it enters the superheaterfor reheating with high-pressure steam.The superheated circulation steam issucked in by the fan (item 10) and forcedagain through the distributor plate andinto the fluidised bed.


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Als Folge der Verdampfung des im Pro-

dukt enthaltenen Wassers entsteht inder Wirbelschicht ein Dampfberschuss,der im Zentrum des Rotationsabschei-ders den CSD nach oben ber dieBrdenleitung (Pos. 8) verlsst. DieserBrden kann anschlieend z. B. in einerVerdampfstation energetisch genutztwerden.

Das Produkteingangssystem bestehtaus der Eingangsschleuse (Pos. 1) undder Eingangsschnecke (Pos. 2). DasSystem fhrt die Partikel dem CSDohne Dampfverlust zu. Die Eingangs-schleuse stellt eine Spezialkonstruk-tion dar, die als Schleuse zwischen derUmgebung und dem unter Druck stehen-den CSD dient.

Die Partikel werden von der Eingangs-schnecke gegen den Dampfstrom in denTrockner gefrdert und dabei von kon-densierendem Dampf erwrmt.

Fluiddynamische

Berechnungen

Fluid dynamic

calculations

Excess steam is produced in the fluid-

ised bed as the water contained in theproduct evaporates. This steam leavesthe CSD at the centre of the rotaryseparator through the top-end vapourpipe (item 8). Its energy content can beput to further use, for instance in the eva-porator station.

The product feed system comprisesthe feed lock (item 1) and the feed screwconveyor (item 2). This system feeds theparticles into the CSD without any lossof steam. The feed lock is a special-pur-pose device that separates the pressur-ised CSD from the environment.

The feed screw conveyor feeds theparticles into the dryer against the direc-tion of steam flow, and the particles areheated as the steam condenses.


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Das Produktausgangssystem trgt dastrockene Produkt aus dem CSD ausund transportiert es zu dem nachge-schalteten Frdersystem. Es bestehtaus der Ausgangsschnecke (Pos. 4), derAusgangsschleuse (Pos. 5) und dem Ent-spannungszyklon (Pos. 12) mit Zellenrad-schleuse.

Die Ausgangsschnecke frdert das Pro-dukt aus der Austrittszelle des CSD indie nachfolgende Ausgangsschleuse. Vondort gelangen sie in den nachfolgendenEntspannungsbehlter.

Beispiel einer

Eingangsschleuse

Beispiel einer

Ausgangsschleuse

Example of a

feed lock

Example of a

discharge lock

The product discharge system removesthe dried product from the CSD andtransports it to the downstream convey-or system. It comprises the dischargescrew conveyor (item 4), the dischargelock (item 5), and the expansion cyclone(item 12) with a separate rotary lock.

The discharge screw conveyor con-veys the product from the last cell ofthe CSD into the discharge lock, fromwhere it enters the downstream flashtank.


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Design

Ausfhrung

Da sowohl der Auenmantel des CSD,der integrierte berhitzer und die ver-schiedenen Heizplatten in der Wirbel-schicht als Druckbehlter zu dimensio-nieren sind, kommt der Werkstoffaus-wahl besondere Bedeutung zu. BMAist autorisiert, die jeweils erforderlicheFestigkeitsauslegung nach TV, ASMEund anderen international blichenRegelwerken durchzufhren und denApparat selbst zu fertigen.

Whrend fr den Auenmantel

Normalstahl eingesetzt werden kann,finden fr den berhitzer warmfesteSthle Verwendung. In Abhngigkeit dermechanischen und thermischen Anfor-derungen an die Art der Einbauten desCSD werden diese sowohl in Edelstahlals auch Normalstahl ausgefhrt.

Neben verschiedenen berwa-chungsfunktionen fr den kontinuier-lichen Betrieb hat die fr den CSDeingesetzte Mess- und Regeltechnik vorallem die Aufgabe, eine gleichmigeRestfeuchte fr die Weiterverarbeitungund dessen anschlieende Lagerung zugewhrleisten.

Zur Prozessberwachung werdenauerdem die Temperaturen in allen Wir-belschichtzellen und der Differenzdruckber dem Ventilator gemessen. DieseParameter dienen als Kriterien fr dieBeurteilung des stabilen Trocknungsver-laufes und die ausreichende Fluidisie-rung der Partikel in der Wirbelschicht.

Die Ein- und Ausgangsschleusen besit-zen ein eigenstndiges Steuerungssys-tem mit verschiedenen berwachungs-und Alarmfunktionen. Ein zentralesSchmiersystem versorgt sowohl dieZellenradschleusen als auch die Ein- undAusgangsschnecken mit den erforder-lichen Schmierstoffmengen.

berhitzer auf dem Weg

zur Baustelle

Superheater on its way

to the site

Since the outer shell of the CSD, theintegrated superheater and the differentheating panels in the fluidised bed haveto be dimensioned as pressure vessels,the materials used have to be selectedvery carefully. BMA has obtained therequired licenses for strength design cal-culations in compliance with TV, ASMEand other international regulations, andcan therefore manufacture the apparatusin its own workshop.

While the outer shell may be made

from mild steel, high-temperature steelis used for the superheater. For the insideelements of the CSD, both stainlesssteel and mild steel are used, dependingon the mechanical and thermal require-ments these elements have to meet.

As well as performing a number ofmonitoring functions for continuousoperation, the measuring and control sys-tem for the CSD has to ensure aboveall that the dried product has a constantresidual moisture for downstream pro-cesses and subsequent storing.

The temperatures recorded in all thefluidised bed cells and the differentialpressure across the fan are also used forprocess control purposes. These parame-ters serve as criteria for assessing stabledrying conditions and adequate fluidisa-tion of the particles in the fluidised bed.For the feed and discharge locks there isa separate control system with variousmonitoring and alarm functions. A cen-tral lubrication system supplies the locksas well as the feed and discharge screw

conveyors with the required amounts oflubricant.


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BMA

Postfach 3225

38022 BraunschweigGermany

Phone +49-531-8040

Fax +49-531-804 216

[email protected]

www.bma-worldwide.com

Technische

nderungenvorbehalten05/2011

Subjecttotechnic

almodification05/2011

secadores de evaporación en lecho fluidizado

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