Verfahren und Einrichtung zur Zerstäubung pumpbarer Schlämme, insbesondere für die gemeinsame
Verbrennung von Müll und Schlamm
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zerstäubung pumpbarer Schlämme, insbesondere für die gemeinsame Verbrennung von Müll und Schlamm.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Derartige Verfahren bzw. Einrichtungen sind bereits bekannt.
So werden zur Schlammzerstäubung bekanntlich Drehzerstäuber mit Rotationsbecher verwendet, bei denen sich aber das zu zerstäubende Medium auszentrifugiert, was bei der Schlammverarbeitung unerwünscht ist.
Ferner sind bereits Schlammbrenner mit Bürstenwalzen bekannt, die aber den Schlamm zu wenig fein auswerfen und bei denen überdies die Abnutzung der Bürstenwalze zu gross ist.
Die bekannten Schlammsprühdüsen, die vorzugsweise in den Feuerraum eines Müllverbrennungsofens gerichtet sind, neigen allzusehr zu Verstopfungen, so dass es bei ihnen an der erforderlichen Betriebssicherheit bzw. auch nur Gleichmässigkeit der Schlammzerstäubung fehlt.
Zweck der Erfindung ist, diese Nachteile zu beheben.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass aus einem unter dem Druck einer Schlammpumpe stehenden, kontinuierlich fliessenden Schlammstrom ein Schlammband geformt und ein Zerstäubermedium im Bereich einer der beiden Breitseiten des Schlammbandes zerstäubt und von dieser Schlammbandseite her quer durch das sich frei bewegende Schlammband hindurchgeführt wird.
Die Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch ein an die Schlammpumpe angeschlossenes, an seinem freien Ende mit einem Mundstück von länglichem Austrittsquerschnitt versehenes Schlammzufuhrrohr und mindestens eine in Ausblasrichtung des Mundstückes hinter diesem angeordnete Zerstäuberdüse, deren Ebene des Austrittsquerschnitts quer zur Ebene des Austrittsquerschnitts des Schlammrohrmundstückes angeordnet ist und in Richtung der Längserstreckung des Austrittsquerschnitts des Mundstückes verläuft.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäss der Erfindung, welches auch das erfindungsge mässe Verfahren veranschaulicht, schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 die Schlammzerstäubungseinrichtung, in einer Seitenansicht, und
Fig. 2 das Mundstück des Schlammzufuhrrohres und die Zerstäuberdüse der Einrichtung nach Fig. 1, in einer räumlichen Ansicht.
In Fig. 1 dient ein Rohr 1, welches an den Lieferstutzen einer Schlammpumpe 3 angeschlossen ist, der Zufuhr des zu zerstäubenden, pumpbaren Schlammes. Das Schlammzufuhrrohr 1 ist an seinem freien Ende mit einem Mundstück la von länglichem, d.h. hier rechteckigem Austrittsquerschnitt lq versehen, welches hier durch entsprechendes Verquetschen des Rohres 1 an dieses angeformt ist (vgl. Fig. 2).
Eine mit einem Druckregulierventil 4a versehene Zuleitung 4 für ein Zerstäubermedium, die an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Förderpumpe angeschlossen ist, mündet in eine Zerstäuberdüse 2, deren in Fig. 2 mit 2q bezeichneter Austrittsquerschnitt ebenfalls eine längliche, d. h. rechteckige Form aufweist. Die gegenseitige Anordnung der beiden freien Austrittsquerschnitte lq und 2q geht aus Fig. 1 hervor, soll aber später anhand der sie deutlicher veranschaulichenden Fig. 2 näher erläutert werden.
Zur Drucküberwachung ist die Zuleitung 4 für das Zerstäubermedium mit je einem vor und hinter dem Druckregulierventil 4a angeordneten Druckmessgerät (Manometer) 4b bzw. 4c versehen, während das Schlammzufuhrrohr 1 hinter der Schlammpumpe 3 ein Druckmessgerät 1b aufweist (vgl.
Fig. 1).
Aus Fig. 2 ist deutlich zu ersehen, dass sowohl das Mundstück la des Schlammzufuhrrohres 1 als auch die Zerstäuberdüse 2 der Zuleitung 4 für das Zerstäubermedium einen länglichen, d.h. hier rechteckigen Austrittsquerschnitt lq bzw. 2q aufweist, dass die Zerstäuberdüse 2 bzw. ihr Austrittsquerschnitt 2q in Ausblasrichtung des Mundstückes la des Schlammzufuhrrohres 1 hinter dem Mundstück la angeordnet ist, dass die Ebene des Austrittsquerschnitts 2q der Zerstäuberdüse 2 quer, d.
h. hier senkrecht zur Ebene des Austrittsquerschnitts lq des Schlammrohrmundstückes la gerichtet ist und in Richtung der Längserstreckung des Austrittsquer schnitts lq des Schlammrohrmundstückes la verläuft und dass der schlitzartige Austrittsquerschnitt 2q der Zerstäuberdüse 2 praktisch die gleiche Länge aufweist wie der Austrittsquerschnitt lq des Schlammrohrmundstückes la.
Vorzugsweise wird, was in der Zeichnung der grösseren Deutlichkeit wegen nicht gezeigt ist, der Strom des Zerstäubermediums in mehrere Teilströme aufgeteilt, wobei diese dann einzeln für sich zerstäubt und quer durch das Schlammband geblasen werden.
Zweckmässigerweise sind also mehrere Zerstäuberdüsen 2 vorgesehen und, voneinander distanziert, in einer sich in Be wegungsnchtung des vom Mundstück la ausgestossenen Schlammes, d.h. Schlammbandes, erstreckenden Reihe hintereinander angeordnet.
Das Schlammzerstäubungsverfahren und die Wirkungsweise der zuvor beschriebenen Zerstäubungseinrichtung ist wie folgt:
Aus dem unter dem Druck der Schlammpumpe 3 stehenden Schlammstrom im Schlammzufuhrrohr 1 wird durch das sich nach vorn verengende Mundstück la ein flaches, relativ breites Schlammband geformt, welches durch den rechteckigen Austrittsquerschnitt lq des Mundstückes la des Schlammzufuhrrohres 1 aus dem letzteren mit grosser Geschwindigkeit ausgeschleudert wird und sich auf Grund seiner kinetischen Energie auf eine gewisse Strecke praktisch in der gleichen Richtung und mit gleichbleibendem Bandquerschnitt, nunmehr aber ohne Führung durch die Wandungen des Zufuhrrohres 1 und des Mundstückes la, frei weiterbewegt.
Das Zerstäubermedium wird durch die Zerstäuberdüse 2 im Bereich der einen der beiden Breitseiten des Schlammbandes nahe dem Austrittsquerschnitt lq des Mundstückes la zerstäubt und mit grosser Geschwindigkeit quer, d. h. hier senkrecht zum Schlammband, durch dieses hindurchgeführt.
Durch den rechteckförmigen Querschnitt 2q der Zerstäuberdüse 2 wird auch dem Zerstäubermedium die Form eines Bandes verliehen, so dass ein Zerstäuberband quer durch das Schlammband, dieses praktisch über seine ganze Breite kreuzend, hindurchgeführt wird. Das aus dem Zerstäubermedium bestehende, zerstäubte Band zerstäubt seinerseits wiederum Schlamm aus dem Schlammband, weil das Zerstäuberband das Schlammband mit hoher Geschwindigkeit und daher grosser Wucht durchquert und dabei Schlamm aus dem Schlammband herausreisst, mit sich führt und dabei zugleich fein verteilt.
Dank der Anordnung mehrerer Zerstäuberdüsen 2 in einer Reihe hintereinander werden von dem sich frei fortbewegenden Schlammband kontinuierlich und sukzessive feine Schlammschichten gleichsam weggeschnitten und durch das Zerstäubermedium zerstäubt, wobei der aus dem Schlammband scheibenweise herausgeschnittene Schlamm auf einer grossen Fläche fein verteilt wird. Auf diese Weise bleibt von dem Schlammband schon nach relativ kurzer Bewegungsstrecke nichts mehr übrig, weil sein ganzer Schlamm durch das aus den Zerstäuberdüsen 2 herausschiessende Zerstäubermedium vollständig zerstäubt wird.
Auf diese Weise wird der Schlamm optimal in kleine bis feinste Partikeln zerstäubt und im Feuerraum eines Müllverbrennungsofens, z.B. auf dem Müllvortrocknungs- oder Verbrennungsrost bzw. auf dem Feuerbett oder aber im Müllbunker auf der Mülloberfläche, fein und gleichmässig verteilt, was eine gute Verbrennung des Schlammes gemeinsam mit dem Müll gewährleistet. Vor allem die Vernichtung pumpbarer Schlämme mit relativ grossem Wassergehalt (etwa 75%) durch Verbrennen nach Beimischung zum Müll, d. h. also die gemeinsame Verbrennung von Müll und Schlamm, ist es, die durch das zuvor beschriebene Schlammzerstäubungsverfahren erleichtert bzw. sogar erst auf besonders rationelle Art und Weise ermöglicht wird.
Die Verbrennung des so zerstäubten Schlammes kann aber auch durch Ölbrenner unterstützt werden, falls die Schlammvernichtung unabhängig von der Müllverbrennung für sich allein vorgenommen werden soll. Wichtig aber ist in jedem Fall, dass durch das zuvor beschriebene Zerstäubungsverfahren auf recht einfache Weise ein geeigneter Zustand des Schlammes erreicht wird, bei dem dieser rasch getrocknet und verbrannt werden kann.
Für die Schlammzerstäubung kommen kommunaler oder industrieller Abwasserschlamm, kommunaler Klärschlamm, Farbschlämme, Altöle und sonstige pumpbare Schlämme in Frage, während als Zerstäubermedium Luft, Gas, Dampf (Nass-, Satt- oder überhitzter Dampf), Wasser und andere Flüssigkeiten in Betracht gezogen werden können.
Durch das zuvor beschriebene Verfahren bzw. die Einrichtung zu seiner Ausführung werden die eingangs genannten Nachteile des Drehzerstäubers mit Rotationsbecher, d. h. die unerwünschte Auszentrifugierung des Schlammes, und des Schlammbrenners mit Bürstenwalzen, d.h. der zu grobe Schlammauswurf und die zu grosse bzw. zu rasche Bürstenabnutzung, vollständig und sicher vermieden.
Gegenüber der konventionellen Schlammsprühdüse, die unmittelbar selbst den Schlamm zerstäuben und fein verteilen soll und dazu einen relativ kleinen Düsenaustrittsquerschnitt benötigt, der sich im Betrieb allzu leicht zusetzt oder gar ganz verstopft, so dass die Schlammversprühung ungleichmässig wird bzw. sogar ganz ausfällt, hat das vorgeschlagene Schlammzerstäubungsverfahren dank der indirekten Schlammzerstäubung den wesentlichen Vorteil, dass der Austrittsquerschnitt des Mundstückes des Schlammzufuhrrohres um ein Vielfaches grösser als bei der konventionellen Schlammsprühdüse bemessen werden und dadurch jedwede Verstopfungsgefahr ausgeschaltet werden kann.
Der relativ schmale schlitzartige Austrittsquerschnitt der Zerstäuberdüse aber kann niemals verstopfen bzw. sich zusetzen, weil das durch diesen relativ schmalen, doch aber verhältnismässig langen Austrittsschlitz ausgeschleuderte Zerstäubermedium Luft, Gas, Dampf oder Wasser ist, d.h. ein fliessfähiges Medium, welches auch relativ kleine Durchtrittsquerschnitte praktisch niemals zuwachsen lässt.
Hier ist nämlich auch zu beachten, dass bei dem relativ langen Düsenaustrittsschlitz, allfällige sich nur partiell über die Schlitzlänge aufbauende Ansätze von Fremdkörpern durch das trotzdem nach wie vor weiterhin mit hoher Geschwindigkeit und daher grosser Wucht durch die noch freien Schlitzpartien schiessende Zerstäubermedium schon während des Aufbauens bzw. Anwachsens abgerissen und weggetragen bzw. weggeschwemmt werden würden, so dass trotz etwaiger Verunreinigungen des Zerstäubermediums der freie Austrittsquerschnitt der Zerstäuberdüse immer aufrechterhalten bleibt.
Statt, wie zuvor beschrieben, das Zerstäuberband senkrecht zum Schlammband durch dieses hindurchzuführen, könnte es auch schräg durch das Schlammband hindurchgeschossen werden, wodurch der Durchquerungsweg je nach Schräglage entsprechend verlängert werden kann.
Statt die Zerstäuberbänder durch eine Reihe von in ihren Düsenmittelebenen parallel hintereinander angeordneten Zerstäuberdüsen auszuschleudern, könnte auch ein Zerstäubungsfächer mit gegeneinander geneigten Düsenmittelachsebenen realisiert werden. Auch muss das Zerstäubermedium nicht die Gestalt eines Bandes erhalten, denn auch eine paketartige Batterie einer Vielzahl von zylindrischen bzw. konischen Zerstäuberdüsen kann das Schlammband mit Strahlen des Zerstäubermediums von kreisförmigem Querschnitt gleichsam durchsieben oder wie mit Schrotkugeln durchlöchern, so dass auch bei dieser Ausführung vom Schlammband schon nach kurzer Fortbewegungsstrecke praktisch nicht mehr übrigbleibt.
Statt die Zerstäuberbänder bzw. -Strahlen alle in der glei chen Richtung durch das Schlammband hindurchzuschiessen, könnten diese auch gruppenweise winklig gegeneinander gestellt werden, so dass die einen Bänder bzw. Strahlen des Zerstäubermediums schräg nach vorn in Richtung des Schlammbandvorschubes und die anderen schräg nach hinten zum Schlamm-Mundstück hin geschossen werden.
Somit ist die Erfindung keineswegs an die anhand der Zeichnung nur beispielsweise erläuterte Ausführungsform des Verfahrens bzw. der seiner Durchführung dienenden Einrichtung gebunden, sondern die Einzelheiten der Ausführung können im Rahmen der Erfindung mannigfach variiert werden.
Die Einrichtung ähnelt zwar in etwa der bekannten Blumenspritze, bei der durch die ausgeblasene Atemluft Wasser in feinsten Tröpfchen nach dem Ejektor-Prinzip mitgerissen wird, jedoch bestehen bei diesen beiden Einrichtungen wesentliche physikalische Unterschiede, z.B. der, dass bei der vorgeschlagenen Einrichtung im Gegensatz zur Blumenspritze der Schlamm einen eigenen Antrieb in Form der Schlammpumpe hat.
Method and device for atomizing pumpable sludge, in particular for the common
Incineration of garbage and mud
The invention relates to a method for atomizing pumpable sludge, in particular for the joint incineration of waste and sludge.
The invention also relates to a device for carrying out the method.
Such methods and devices are already known.
It is known that rotary atomizers with rotating cups are used for sludge atomization, but in which the medium to be atomized is centrifuged out, which is undesirable when processing sludge.
Furthermore, sludge burners with brush rollers are already known which, however, do not eject the sludge too finely and in which, moreover, the wear on the brush roller is too great.
The known sludge spray nozzles, which are preferably directed into the combustion chamber of a waste incineration furnace, tend to become too clogged, so that they lack the required operational reliability or even the uniformity of the sludge atomization.
The purpose of the invention is to remedy these disadvantages.
The method according to the invention is characterized in that a continuously flowing sludge stream which is under pressure from a sludge pump is formed into a sludge belt and an atomizing medium is atomized in the area of one of the two broad sides of the sludge belt and passed from this sludge belt side across the freely moving sludge belt.
The device for carrying out the method is characterized according to the invention by a sludge feed pipe connected to the sludge pump, provided at its free end with a mouthpiece of elongated outlet cross-section and at least one atomizer nozzle arranged behind this in the blow-out direction of the mouthpiece, the plane of the outlet cross-section transverse to the plane of the Outlet cross section of the mud pipe mouthpiece is arranged and runs in the direction of the longitudinal extent of the outlet cross section of the mouthpiece.
In the drawing, an embodiment of the device according to the invention, which also illustrates the method according to the invention, is shown schematically. Show it:
1 shows the sludge atomization device, in a side view, and
FIG. 2 shows the mouthpiece of the sludge supply pipe and the atomizer nozzle of the device according to FIG. 1, in a three-dimensional view.
In FIG. 1, a pipe 1, which is connected to the delivery port of a sludge pump 3, is used to supply the pumpable sludge to be atomized. The sludge supply pipe 1 is at its free end with a mouthpiece la of elongated, i. provided here with a rectangular outlet cross-section lq, which here is formed onto the tube 1 by corresponding squeezing of the latter (cf. FIG. 2).
A supply line 4, provided with a pressure regulating valve 4a, for an atomizing medium, which is connected to a feed pump not shown in the drawing, opens into an atomizing nozzle 2, the outlet cross-section of which, designated 2q in FIG. H. Has a rectangular shape. The mutual arrangement of the two free outlet cross-sections 1q and 2q is shown in FIG. 1, but will be explained in more detail later with reference to FIG. 2, which illustrates them more clearly.
To monitor the pressure, the feed line 4 for the atomizer medium is provided with a pressure measuring device (manometer) 4b or 4c arranged in front of and behind the pressure regulating valve 4a, while the sludge feed pipe 1 has a pressure measuring device 1b behind the sludge pump 3 (cf.
Fig. 1).
From Fig. 2 it can be clearly seen that both the mouthpiece 1 a of the sludge supply pipe 1 and the atomizing nozzle 2 of the supply line 4 for the atomizing medium have an elongated, i.e. here has a rectangular outlet cross-section lq or 2q that the atomizer nozzle 2 or its outlet cross-section 2q is arranged in the blowout direction of the mouthpiece la of the sludge feed pipe 1 behind the mouthpiece la, that the plane of the outlet cross-section 2q of the atomizer nozzle 2 transversely, i.e.
H. here perpendicular to the plane of the outlet cross section lq of the mud pipe mouthpiece la and in the direction of the longitudinal extension of the outlet cross section lq of the mud pipe mouthpiece la and that the slot-like outlet cross section 2q of the atomizer nozzle 2 has practically the same length as the outlet cross section lq of the mud pipe mouthpiece la.
Preferably, which is not shown in the drawing for the sake of greater clarity, the flow of the atomizing medium is divided into several partial flows, which are then individually atomized and blown across the sludge belt.
It is therefore expedient for a plurality of atomizer nozzles 2 to be provided and, at a distance from one another, in a direction in which the sludge expelled from the mouthpiece la, i.e. Mud belt, extending row arranged one behind the other.
The sludge atomization process and the mode of operation of the atomization device described above is as follows:
From the sludge flow under the pressure of the sludge pump 3 in the sludge feed pipe 1, a flat, relatively wide band of sludge is formed through the forwardly narrowing mouthpiece la, which is ejected at high speed through the rectangular outlet cross-section lq of the mouthpiece la of the sludge feed pipe 1 from the latter and, due to its kinetic energy, moves freely for a certain distance in practically the same direction and with a constant band cross-section, but now without guidance through the walls of the feed pipe 1 and the mouthpiece 1 a.
The atomizing medium is atomized through the atomizing nozzle 2 in the area of one of the two broad sides of the belt of mud near the exit cross-section lq of the mouthpiece la and at high speed across, ie. H. here perpendicular to the mud band, passed through it.
Due to the rectangular cross section 2q of the atomizer nozzle 2, the atomizer medium is also given the shape of a band, so that an atomizer band is passed transversely through the mud band, practically crossing it over its entire width. The atomized band consisting of the atomizing medium in turn atomizes mud from the mud band, because the atomizer band crosses the mud band at high speed and therefore with great force, tearing sludge out of the mud band, carrying it with it and at the same time distributing it finely.
Thanks to the arrangement of several atomizer nozzles 2 in a row one behind the other, fine layers of sludge are continuously and successively cut away from the freely moving mud band and atomized by the atomizing medium, the sludge cut out in slices from the mud band being finely distributed over a large area. In this way nothing remains of the belt of sludge after a relatively short distance of movement, because all of its sludge is completely atomized by the atomizing medium that shoots out of the atomizing nozzles 2.
In this way, the sludge is optimally atomized into small to very fine particles and stored in the combustion chamber of a waste incinerator, e.g. on the garbage pre-drying or incineration grate or on the fire bed or in the garbage bunker on the garbage surface, finely and evenly distributed, which ensures good incineration of the sludge together with the garbage. Above all, the destruction of pumpable sludge with a relatively high water content (around 75%) by incineration after being mixed with the garbage, d. H. That is, the joint incineration of garbage and sludge is what is facilitated by the above-described sludge atomization process or even made possible in a particularly efficient manner.
The combustion of the thus atomized sludge can also be supported by oil burners if the sludge destruction is to be carried out independently of the waste incineration. In any case, however, it is important that the above-described atomization process achieves a suitable state of the sludge in a very simple manner in which it can be dried and burned quickly.
Municipal or industrial sewage sludge, municipal sewage sludge, paint sludge, waste oils and other pumpable sludge can be used for sludge atomization, while air, gas, steam (wet, saturated or superheated steam), water and other liquids can be considered as the atomizing medium .
The above-described method and the device for its implementation, the aforementioned disadvantages of the rotary atomizer with rotary cup, d. H. the undesirable centrifugation of the sludge and the sludge burner with roller brushes, i. the too coarse sludge ejection and the excessive or too rapid brush wear, completely and safely avoided.
Compared to the conventional sludge spray nozzle, which is supposed to atomize and finely distribute the sludge itself and for this requires a relatively small nozzle outlet cross-section, which is all too easily clogged or even completely clogged during operation, so that the sludge spray becomes uneven or even fails completely Thanks to the indirect sludge atomization, the sludge atomization process has the essential advantage that the outlet cross-section of the mouthpiece of the sludge feed pipe is many times larger than that of the conventional sludge spray nozzle, thereby eliminating any risk of clogging.
The relatively narrow, slot-like outlet cross-section of the atomizer nozzle can never clog or become clogged because the atomizing medium ejected through this relatively narrow but relatively long outlet slot is air, gas, steam or water, i.e. a flowable medium which practically never allows even relatively small passage cross-sections to grow.
It should be noted here that with the relatively long nozzle outlet slot, any deposits of foreign bodies that build up only partially over the length of the slot due to the atomizer medium still shooting at high speed and therefore with great force through the still free slot sections during the build-up or growth would be torn off and carried away or washed away, so that the free outlet cross-section of the atomizer nozzle is always maintained in spite of any contamination of the atomizer medium.
Instead of, as described above, passing the atomizer band perpendicular to the mud band through this, it could also be shot through the mud band at an angle, whereby the traverse path can be lengthened accordingly depending on the inclined position.
Instead of ejecting the atomizer bands through a series of atomizer nozzles arranged parallel one behind the other in their nozzle center planes, an atomization fan with nozzle center axis planes inclined towards one another could also be implemented. Also, the atomizing medium does not have to be in the form of a band, because even a packet-like battery of a large number of cylindrical or conical atomizing nozzles can, as it were, sift through the mud band with jets of the atomizing medium with a circular cross-section or perforate it like shotgun pellets, so that in this embodiment too, the mud band practically no longer remains after a short distance.
Instead of shooting the atomizer bands or jets through the mud band in the same direction, they could also be placed in groups at an angle so that one band or jets of the atomizer medium obliquely forward in the direction of the mud band feed and the other obliquely backwards shot towards the mud mouthpiece.
Thus, the invention is in no way tied to the embodiment of the method or the device used to carry it out which is explained with reference to the drawing, but the details of the embodiment can be varied in many ways within the scope of the invention.
The device is somewhat similar to the well-known flower sprayer, in which water is entrained in very fine droplets according to the ejector principle by the blown air, but there are significant physical differences between these two devices, e.g. that with the proposed device, in contrast to the flower sprayer, the mud has its own drive in the form of the mud pump.