Wärme tut gut

Wie elektrische Heizungen für freien Schüttgutfluss sorgen

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12.04.2013 Das Schüttgut ist nicht ist so fließfähig, wie es sein sollte? Jeder, der mit Lagerung und Transport von Schüttgütern befasst ist, weiß, dass trotz ausgeklügelter Logistik und Produktbehandlungs-Methodik, die Produktqualität häufig durch Eindringen der Feuchtigkeit – auch aus der Umgebungsluft – leidet.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Abhilfe bei den feuchten, schlecht fließfähigen Schüttgütern können in vielen Fällen spezielle elektrische Heizeinrichtungen bringen - bei überschaubarem Kostenaufwand.
  • Schüttgüter werden sehr oft aufgrund ihrer Eigenschaften in Silos oder Bunkern gelagert. Um die Taupunktunterschreitung an den kalten Silowänden zu vermeiden, werden elektrische Begleitheizungen eingesetzt.
  • Die Auswahl der Trocknerart ist abhängig von Schüttguteigenschaften, Trocknungsverhalten des Schüttguts, Art der Schüttgutzufuhr, der Schüttgutführung im Trockner und den Besonderheiten des Einsatzortes.

In der Lebensmittel- und auch in der Pharmazeutischen Industrie ist Schimmel zum Beispiel ein absolutes „no go“. Dieser entsteht sehr gern dann, wenn die Restfeuchte in dem Schüttgut vorhanden ist oder in das Schüttgut aus der Umgebungsluft eindringen kann. Es entstehen sogenannte „Sandbänke und Stromschnellen“ an den Unebenheiten der Wandungen oder konstruktiven „Staustufen“, und der ungehemmte Fluss des Schüttguts wird durch diese Art der Ablagerungen behindert. Dieses Szenario kann auch durch Kondensatbildung an den Wänden der Lagertanks bzw. Silos etc. entstehen und beträchtliche Folgen sowie Kosten für die Betreiber der Anlagen und Produzenten haben.
Abhilfe bei den genannten Schwierigkeiten können in vielen Fällen spezielle elektrische Heizeinrichtungen bringen – bei überschaubarem Kostenaufwand.

Trocknerart abhängig von den Anforderungen des Schüttguts
Die Eigenschaften, durch die das Schüttgut definiert wird, sind unter anderem: Korngröße, Kornverteilung, Schüttdichte, Temperatur und der Feuchtigkeitsanteil. Zu den Schüttgütern zählen: Sand, Kies, Zement, Erz, Kohle, Streusalz, Streusplitt. Auch bestimmte Lebensmittel wie Salz, Kaffee, Mehl, Zucker, Getreide und Hülsenfrüchte zählen zu den Schüttgütern. Nicht zu vergessen sind Füllstoffe, Pigmente, Granulate, Pellets.
Schüttgüter werden sehr oft aufgrund ihrer Eigenschaften in Silos oder Bunkern gelagert. Um die Taupunktunterschreitung an den kalten Silowänden zu vermeiden, werden in vielen Fällen Begleitheizungen eingesetzt. Es werden – in unterschiedlichster Ausführung erhältliche – Heizkabel, Heizbänder oder auch Heizgeflechte eingesetzt. Die Beheizung der genannten Oberflächen kann ebenso mit Silikonheizplatten erfolgen, oder die Silikonheizplatten können als Abtaubeheizung für die Tropfenauffangwannen der Gefriertrockner verbaut werden.
Wie das Wort Trocknung schon erläutert, wird dieser Vorgang durch Einbringen von Wärme (Heizenergie) eingeleitet. Die mechanische Feuchtebindung lässt sich sehr gut durch das Einbringen von Wärme – heißer Luft mit einer geringen relativen Luftfeuchte – aufspalten, um das Schüttgut zu trocknen. Viele der klassischen Verfahren zur Trocknung von Schüttgütern können direkt durch den Einsatz von Elektrowärme umgesetzt werden. Die Vielfalt der eingesetzten Trocknungsanlagen ist sehr groß, und von Hersteller zu Hersteller werden diese auch unterschiedlich bezeichnet.
Bei Konventionstrocknern wird die Wärme bzw. Heiz­energie an das zu trocknende Schüttgut vorwiegend durch Konvektion – natürlich oder erzwungen – übertragen. Bei dieser Art von Trocknungsvorgängen haben sich sogenannte Raumheizgeräte – oder auch Radiatoren genannt – bewährt. Diese Geräte lassen sich auch in explosionsgefährdeten Bereichen einsetzen. Dieses Verfahren der Trocknung ist für Schüttgüter mit geringen oder gar keinen spezifischen Anforderungen geeignet. Auch für den Einsatz in Hallen, Lagerräumen etc. ist diese Art von Geräten geeignet. Die Geräte stehen mit und ohne Ventilatoren, in Kunststoff oder Stahl- bzw. Edelstahl-Ausführung für die unterschiedlichsten Spannungen und Leistungsstufen zur Verfügung.
Bei Kontakttrocknern wird die Wärme bzw. Heizenergie an das zu trocknende Schüttgut vorwiegend durch Wärmeleitung/Kontakt mit dem Schüttgut übertragen. Diese Art von Trocknung ist bei Schüttgütern mit relativ hohem Anteil von Restfeuchte und geringen spezifischen Anforderungen geeignet. Die Wärme/Heizenergie wird in diesem Fall, wie das Konstruktionsprinzip schon aussagt, über einen Kontakt des Schüttguts mit einer „heißen“ Oberfläche erzeugt. In diesem Fall haben sich Strömungserhitzer bewährt.
Strömungserhitzer können sowohl Wasser als auch Thermal-Öl erwärmen. Das durch die Strömungserhitzer erwärmte Medium wird zum Beispiel für das Erhitzen von Förderschnecken in Schlammbehandlungsanlagen der Klärwerke genutzt. Auch beim Trocknen von Recycling-Rohstoffen in Trommelöfen lassen sich diese Geräte einsetzen. In diesem Einsatzgebiet sind auch die Lufterhitzer – neben den Fluiderhitzern – eine bewährte Alternative. In diesen Fällen wird die heiße Luft in einen Trockenraum eingebracht und mit dem zu trocknenden Schüttgut in „Kontakt“ gebracht.
Bei Strahlungstrocknern wird die Wärme bzw. Heizenergie an das zu trocknende Schüttgut vorwiegend durch Strahlungswärme (Infrarotstrahlung) übertragen. Diese Art von Trocknung findet überwiegend ihren Einsatz bei Bandtrocknern für die unterschiedlichsten Schüttgüter. Diese Geräte sind beispielsweise auch für Klebeapplikationen bzw. Aushärteapplikationen geeignet. Bei Elektrowärmetrocknern wird die Wärme bzw. Heizenergie vorwiegend durch elektrische Wechselfelder (Mikrowellen) im Schüttgut selbst erzeugt. Diese Art von Trocknung ist bei empfindlichen Schüttgütern zu empfehlen und wünschenswert. Beim Gefriertrockner wird die Feuchtigkeit aus dem schockgefrorenen Gut durch Sublimation im Vakuum entfernt.  
Die Auswahl der jeweiligen Trocknerart ist maßgeblich abhängig von Schüttguteigenschaften, Trocknungs-verhalten des Schüttguts, Art der Schüttgutzufuhr, der Schüttgutführung im Trockner und den Besonderheiten des Einsatzortes (Land, Region). Dazu gehören auch die passende Auswahl des Werkstoffes für die Heizelemente und deren Verhalten im Zusammenhang mit den relevanten Prozessdaten.  

Trocknungsverfahren hat Auswirkungen auf das Produkt
Die am häufigsten angewendeten technischen Verfahren sind Gleich-, Gegen- und Kreuzstromtrocknung. Gleichstromtrocknung eignet sich, wenn das Schüttgut während des gesamten Trocknungsvorganges eine hohe Temperatur verträgt, in seiner Struktur/Beschaffenheit nicht beschädigt wird und das getrocknete Schüttgut eine möglichst gleichmäßige End-/Restfeuchte haben soll. Gegenstromtrocknung eignet sich, wenn das Schüttgut keine schnelle Trocknung verträgt, das getrocknete Produkt gegen hohe Temperaturen unempfindlich ist und eine geringe End-/Restfeuchte haben soll. Kreuzstromtrocknung eignet sich, wenn das Schüttgut eine schnelle Trocknung bei hoher Temperatur verträgt sowohl im feuchten als auch im trockenen Zustand. Dieses Verfahren wird eingesetzt, wenn die Geschwindigkeit der Trocknung und eine geringe Endfeuchte wichtiger als der Luft- bzw. Energieverbrauch sind.

Powtech 2013 Halle 4 – 521

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Heftausgabe: April 2013
Andreas Stumpf, Sales Engineer Chromalox Germany

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Andreas Stumpf, Sales Engineer Chromalox Germany
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