DE10005165B4

DE10005165B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen vorentwässerter flüssiger bis feuchter Substanzen

Info

Publication number: DE10005165B4
Application number: DE10005165A
Authority: DE
Inventors: Franz Derflinger
Original assignee: Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
Current assignee: Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: DE10005165A1; WO2001058815A2; WO2001058815A3

Abstract

Verfahren zum Trocknen vorentwässerter flüssiger bis feucher Substanzen durch Konvektionstrocknung mit erhitztem Gas, wozu die feinverteilten Substanzteilchen auf einem Fördermittel einen Trockner durchlaufen, wobei die Substanzteilchen in einem zweistufigen Trocknungsvorgang mit unterschiedlichen Trocknungstemperaturen beaufschlagt werden und die aus der ersten Stufe stammende, mit Feuchtigkeit gesättigte Heißluft nach Abtrennung der Feuchtigkeit in die zweite Stufe des Trocknungsvorgangs einleitet und deren Temperatur auf 30% – 100% der Temperatur der ersten Stufe gebracht wird und die Substanzen in einer zweiten Trocknungsstufe in zwei übereinanderliegenden Ebenen von Trocknungsluft mit niedriger Temperatur durchdrungen werden und zwischen den beiden Ebenen eine Zerkleinerung der vorgetrockneten Substanzen stattfindet.

Description

Aus der EP 0 481 397 B1 ist dazu ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der entsprechende Substanzen über ein Siebband einer Hochdruckbandpresse zugeführt werden. Anschließend wird der verdichtete Schlamm zerkleinert und in einen Kaltlufttrockner aufgegeben. Im Kaltlufttrockner rotieren zwei übereinander angeordnete Siebbänder, wobei das untere das obere zur Übernahme des Schlamms überlappt. Die Kaltluft durchströmt den Trockner von unten nach oben.

Der DE 40 13 761 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entnehmen, bei dem/der das Material auf eine luftdurchlässige Fördervorrichtung aufgegeben wird. Der Trocknungsgasstrom zirkuliert im Gegenstromverfahren abwechselnd durch die Trocknungsvorrichtung. Die aus der Trocknungsvorrichtung abgeführte Umluft gelangt in einen Kondensator. Das gewonnene Wasser wird beispielsweise einem Klärwerk, die Wärmeenergie dem Prozeß oder einem externen Verbraucher zugeführt.

Die EP 0 593 887 zeigt einen Bandtrockner mit einer eingangs angeordneten Pelletiervorrichtung über die insbesondere Klärschlamm zugeführt wird. Der Trockner ist in 4 Trocknugnsstufen aufgeteilt. Die Trocknungsluft wird entweder entgegengesetzt zur Transportbewegung oder abwechselnd von oben nach unten nacheinander durch die einzelnen Trocknungszonen durchgeführt. Es findet während der einzelnen Trocknungszonen keine Entwässerung der gesättigten Trocknungsluft statt, so daß zur Trocknung des Klärschlamms eine lange Trocknungszeit und eine große Baulänge des Trockners benötigt wird.

Aus den 1 und 2 der EP 0 573 885 geht ein Durchströmungstrockner hervor. Die zwei bespielsweise dargestellten, von zahlreichen möglichen, Trockenkammern werden von einem Filterband durchlaufen, auf dem zu trocknender Schlamm transportiert wird. Die den Trockenkammern zugeordneten Ventilatoren fördern die Trocknungsluft durch das Filterband, wobei sie den Schlamm trocknen und gleichzeitig trockenen Filterstaub auf ein nachgeschlatetes Filterband übertragen. Die Trocknungsluft gelangt nach dem Durchdringen des Filterbandes zur Staubabscheidung über eine Heizeinrichtung zurück zum Ventilator, ohne daß der Trocknungsluft Feuchtigkeit entzogen wird. Da die Trockenkammern über geschlossene Trocknungsluft-Zirkulationskreisläufe verfügen, findet keine Restwärmenutzung in nachgeschalteten Trocknungszonen statt.

Auch die EP 0 552 583 A1 bezieht sich auf eine Anlage und ein Verfahren zum Aufbereiten von vorentwässerten Substanzen. Bei der als zweistufig ausgebildeten Trocknugnsvorrichtung wird der Schlamm in zwei übereinander liegenden Ebenen aus beweglichen Düsen in Schlangenlinienform auf ein Fördergerät aufgebracht. Zur schnellen Trocknung der Außenhülle der aufgebrachten Stränge wird in dieser Stufe mit einer Temperatur von bis zu 250 °C gearbeitet. Trotz dieser hohen Trocknungstemperatur bleibt ein feuchter Kern im Inneren des Strangs. Dieser innere Kern der Schlammstränge wird auf einem Band unterhalb der beiden Austragungsbänder bei niedrigerer Temperatur nachgetrocknet. Die optimierte Verwendung der Sekundärluft unter Einbeziehung der während der zweiten Trocknungsstufe stattfindenden Zerkleinerung läßt sich dieser Schrift nicht entnehmen.

In den letzten Jahren räumt man dem Umweltschutz in den großen Industrienationen steigende Priorität ein. Dazu erlassen die entsprechenden staatlichen Stellen ständig modifizierte Richtlinien, die von Bestimmungen für die Deponierung von schlammförmigen Substanzen bis hin zur Begrenzung des erlaubten Emissionsausstoßes reichen. Die Deponierung von Klärschlamm verbietet der Gesetzgeber z.B. ab dem Jahr 2005. Aber auch die Energieeinsparung spielt beim Umweltschutz und bei der Unkostenbegrenzung eine wesentliche Rolle.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, den Energieeintrag beim Trocknen von feuchten bis flüssigen Substanzen und die Trocknungszeit zu verringern.

Darüber hinaus besteht die Aufgabe darin, die Trocknungsvorrichtung konstruktiv zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in verschiedenen Branchen einsetzbar. In der Chemie werden auf die erfindungsgemäße Weise Pigmente, im Bergbau z. B. Mineralstoffe und Kohle und in der Abwassertechnik die verschiedensten kommunalen und industriellen Abfallstoffe getrocknet.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Primärenergie eingespart. Die Eingangstemperatur des in den Trockner in die erste Stufe eingeführten Gases, hier Luft, beispielweise zum Trocknen von Klärschlamm, beträgt 130 – 140 ° C. Diese Temperatur der Heißluft wird wegen der Aufnahme der Flüssigkeit aus dem Filterkuchen auf eine Temperatur von 75 – 85 ° C reduziert. Aufgrund des hohen Sättigungsgrades könnte die Luft bei einem wiederholten Durchtritt durch die erste Stufe kein zusätzliches Wasser aufnehmen, so daß die Flüssigkeit vorher kondensiert und ausgeschieden werden muß. Der dafür eingesetzte Rekuperator trennt die Flüssigkeit von der Luft und überträgt die im Wasser gespeicherte hohe Wärmemenge auf die im Rücklauf befindliche Trocknungsluft für die zweite Stufe des Trockners. Auch die durch die zweite Stufe des Trockners geförderte Luft kommt mit Flüssigkeit angereichert aus dem Trockner, so daß auch in diesem Kreis eine Auskondensierung der Flüssigkeit stattfindet. Zur Steigerung des Wirkungsgrades in der zweiten Trocknungsstufe aufgrund der niedrigeren Temperatur der Trocknungsluft durchdringt hier die Trocknungsluft die Substanzteilchen in zwei übereinanderliegenden Ebenen. Da die doppellagige Anordnung der Substanz einen höheren Luftwiderstand verursacht, kann der Druck mit dem die Luft zugeführt oder die Absaugleistung mit der die gesättigte Luft aus der zweiten Stufe entzogen wird, erhöht werden. Zahlreiche Versuche ergaben, daß sich die Trocknung am wirtschaftlichsten betreiben läßt, wenn die Temperatur der Trocknungsluft in der zweiten Stufe bei ca. 30 % – 100 % der Temperatur aus der ersten Stufe liegt. Konkret bedeutet dies bei einer auf 130 ° C – 140 ° C in der ersten Stufe aufgeheizten Luft zur Trocknung, daß die Luft in der zweiten Stufe beispielsweise auf einen Betrag zwischen 39 ° C und 112 ° C erwärmt wird. Diese Erwärmung der Sekundärluft, die in der zweiten Stufe zirkuliert und die nach dem Wärmetauscher bei 15 ° C – 25 ° C liegt, bewirkt der Rekuperator in dem die Primärluft mit 75 ° C – 85 ° C aus der ersten Stufe Wärme abgibt die die Sekundärluft erwärmt. Sollte die Abwärme aus der ersten Stufe nicht ausreichen, kann ein zusätzlicher Wärmetauscher für die Temperaturerhöhung eingesetzt werden. Als ideal gilt beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Temperaturwert der Sekundärluft, der 46 % des Temperaturwertes der Primärluft beträgt.

Da die Sekundärluft aufgrund ihrer niedrigeren Temperatur nur langsamer einen geringeren Sättigungsgrad erreicht, durchströmt die Sekundärluft die feuchte Substanz in der zweiten Stufe zweifach in übereinanderliegenden Etagen, wobei die Gasmenge auf das 1,5 bis 3-fache erhöht wird. Zusätzlich dazu kann abhängig von der Konsistenz der feuchten Substanz der Druck mit dem die Trocknungsluft durch die zweite Stufe gefördert wird, gesteigert werden.

Wie die Praxis zeigt, gehen die feuchten Substanzen bei Werten von 45 % – 55 % TS-Gehalt in die klebrige Phase über. Um dies zu vermeiden, werden beim Stand der Technik Trockenstoffe zugeführt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Substanz nach dem ersten Durchlauf zwischen der oberen Etage und der unteren Etage zerkleinert. Damit wird die Brückenbildung vermieden, die Oberfläche der Substanz erhöht und die Durchströmung der Substanz im zweiten Durchlauf durch die zweite Stufe gesteigert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Darstellung des Trockners und dessen Trocknungsluftaufbereitung.
Der Trockner 10 ist in zwei räumlich unterteilte Zonen A, B aufgetrennt. Die Zone A und die Zone B sind jeweils mit Warmluftzufuhrleitungen 12, 14 verbunden. Im Innenraum 16 des Trockners läuft in einer oberen Etage ein förderndes Band 18 durch die Zonen A, B. In der Zone B, in der die zweite Stufe der Trocknung abläuft, ist in einer unteren Etage ein zweites Band 20 angeordnet. Zwischen dem Band 18 und dem Band 20 befindet sich eine Zerkleinerungswalze 22 für die Substanz. Diese Zerkleinerungswalze 22 bricht die Substanzschicht am Ende des oberen Bandes 18 auf und verteilt sie auf das darunterliegende entgegen dem ersten Band 18 umlaufende zweite Band 20.
Die Zone A des Trockners 10 wird mit Heißluft von einem Gasbrenner 24 beliefert. Diese Heißluft durchströmt die ersten Stufe in vertikaler Richtung und damit die auf dem Band 18 befindliche von der Beschickungsvorrichtung 26 dünn aufgebrachte Substanz, wobei die Heißluft durch Konvektion Feuchtigkeit aufnimmt. Die gesättigte Abluft saugt ein Abluftgebläse 28 ab Die Aufgabetemperatur von 130 °C – 140 ° C hat sich durch die Sättigung nach dem Trockner 10 auf 75 ° C – 85 ° C abgekühlt. Diese Abluft gelangt nun zum Rekuperator 30, der die Feuchtigkeit auskondensiert und gleichzeitig Wärme an die Sekundärluft abgibt, die in der Zone B der zweiten Trocknungsstufe zirkuliert.
Die Sekundärluft aus dem Rekuperator strömt von unten in die Zone B ein, durchdringt das untere Band 20 und das obere Band 18 in vertikaler Richtung und verläßt die zweite Stufe über das Abluftgebläse 32. Nach dem Abluftgebläse 32 hat die Sekundärluft eine Temperatur von 40 ° C – 50 ° C. Diese Sekundärluft hat in der zweiten Trocknungsstufe sowohl von der Substanz von Band 18 wie auch vom Band 20 Feuchtigkeit aufgenommen, deren Sättigung die Temperaturreduzierung verursacht hat. Die feuchtigkeitsbeladene Sekundärluft wird nun über Wärmetauscher 34 geleitet und damit entwässert. Die Ausgangstemperatur nach dem Wärmetauscher liegt bei etwa 15 ° C – 25 ° C. Diese trockene kalte Sekundärluft gelangt nun zum Rekuperator und nimmt Abwärme aus der Primärluft auf. Sollte die Sekundärluft nach dem Rekuperator die erforderliche Temperatur von ca. 30 % – 100 % der Temperatur der Primärluft nicht aufweisen, wird sie von einem zwischengeschalteten Wärmetauscher erwärmt. Heißluftverlust im Trocknungssystem wird durch Frischluft ausgeglichen, die der Lüfter 36 an den Gasbrenner 24 liefert und die von hier in den Trockner 10 gelangt.

Claims

Verfahren zum Trocknen vorentwässerter flüssiger bis feucher Substanzen durch Konvektionstrocknung mit erhitztem Gas, wozu die feinverteilten Substanzteilchen auf einem Fördermittel einen Trockner durchlaufen, wobei die Substanzteilchen in einem zweistufigen Trocknungsvorgang mit unterschiedlichen Trocknungstemperaturen beaufschlagt werden und die aus der ersten Stufe stammende, mit Feuchtigkeit gesättigte Heißluft nach Abtrennung der Feuchtigkeit in die zweite Stufe des Trocknungsvorgangs einleitet und deren Temperatur auf 30% – 100% der Temperatur der ersten Stufe gebracht wird und die Substanzen in einer zweiten Trocknungsstufe in zwei übereinanderliegenden Ebenen von Trocknungsluft mit niedriger Temperatur durchdrungen werden und zwischen den beiden Ebenen eine Zerkleinerung der vorgetrockneten Substanzen stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gases in der zweiten Stufe 46 % der Temperatur der ersten Stufe beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 2, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des auskondensierten Gases aus der ersten und der zweiten Stufe des Trocknungsvorganges nach erneuter Aufheizung der ersten Stufe zugeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanzteilchen in der zweiten Stufe des Trocknungsvorganges mehrfach mit dem Gas kontaktieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der zweiten Stufe des Trocknungsvorgangs eine Nachzerkleinerung stattfindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in die zweite Stufe einströmende Menge des Gases die in der ersten um das 1,5 bis 3-fache übersteigt.
Trockner (10) zum Trocknen flüssiger bis feuchter Substanzen mit zwei übereinander angeordneten gasdurchlässigen Bändern (18, 20), dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknerinnenraum (16) zwei Zonen (A, B) aufweist, wobei sich ein erstes umlaufendes Band (18) über beide Zonen und ein zweites umlaufendes Band (20) nur über die zweite Zone (B) erstreckt.
Trockner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockner in der Zone (B) zwei übereinander angeordnete entgegengesetzt umlaufende Bänder (18, 20) aufweist.
Trockner nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone (A) und die zweite Zone (B) jeweils mit Abluftgebläsen (28, 32) versehen sind, deren Abluftleitungen mit einem Rekuperator (30) verbunden sind.
Trockner nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Band (18) und dem zweiten Band (20) eine Zerkleinerungsvorrichtung (22) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungsvorrichtung (22) aus dem Ende des ersten Bandes (18) und einer umlaufenden Walze (22) besteht.