DE2535683A1

DE2535683A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von schlaemmen mit hilfe rekuperativer schlammtrocknung

Info

Publication number: DE2535683A1
Application number: DE19752535683
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Foerster; Peter Hilgraf; Klaus Dr Ing Roeben
Original assignee: Claudius Peters AG
Current assignee: Claudius Peters AG
Priority date: 1975-08-09
Filing date: 1975-08-09
Publication date: 1977-02-17
Also published as: FR2321090B1; GB1531890A; FR2321090A1; DE2535683B2

Description

CLAUDIUS ΡΕΊ ERSAG
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7508-133

Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Schlämmen mit Hilfe rekuperativer Schlammtrocknung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schlammverbrennung unter Ausnutzung der Abgaswärme der entweichenden
Rauchgase zur Luftvorwärmung und zur Verdampfung des im zu verbrennenden Schlamm enthaltenen Wassers, eine Vorrichtung hierzu und insbesondere eine Einrichtung zur
S chiammtrocknung.

Es ist bekannt, mit Hilfe der im Abgas von Hüll- oder
Schlammverbrennungsanlagen enthaltenen Wärmeenergie
feuchten Schlamm zu trocknen, um diesen dann im nachgeschalteten Verbrennungsofen zu veraschen. Die dabei auftretenden Verbrennungsabgase haben Temperaturen um 8OO C und enthalten deshalb noch beträchtliche Energiemengen.

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CLAUDIUS PEl ERS AG Hamburg

Zur Trocknung von Schlämmen mit Abgaswärme sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen worden· Der größte Teil der bekannten Verfahren arbeitet mit direktem Kontakt zwischen Trocknungegas und Schlamm. Es werden Drehtrommeln, Mahltrockner mit nachgeschaltetem Stromtrockner oder Etagentrockner eingesetzt (DT-OS 1 551 863, DT-OS 2 037 $611 Zeitschrift Brennstoff- Wärme-Kraft 18 - 1966 - 5, Seite 221 ff). Diesen Verfahren liegt jedoch der Nachteil zugrunde, daß die mit dem Klärschlamm in Berührung gekommenön Trockengase zum Zwecke der Desodorierung entweder den Ofen erneut durchlaufen, oder mit einem Hilfsbrenner auf Temperaturen über 750 C erneut aufgeheizt werden müssen.

Bei einer weiteren Verfahrensgattung wird die Wärme indirekt auf das zu trocknende Gut übertragen. In den meisten Fällen nutzt man einen mittelbaren Wärmeträger, wie z.B. Wasserdampf. Bekannt sind auch Entspannungsverdampferanlagen (DT-OS 1 810 975) und solche, die mit Wärmepumpenbetrieb arbeiten (DT-OS 2 I50 klk). Ein Verfahren mit einem dampfbeheizten Tellertrockner wird beschrieben in Heft I5, Forschungsbericht Nr. 9» der Schriftenreihe des Deutschen Arbeitskreises Wasser e.V„ (DAW).

Ferner ist auch ein Verfahren bekannt, welches bei der gemeinsamen Vernichtung von Stadtmüll und wässrigem Klärschlamm die teilweise indirekte Schlammtrocknung durch die entweichenden Rauchgase benutzt (DT-AS 1 8OO 730), ohne das hierbei auf die näheren Einzelheiten eingegangen wird.

Die Verfahren der angeführten zweiten Gattung sind durch die Benutzung eines Zwischenwärmeträgers technisch sehr aufwendig und in ihrer Betriebsführung kompliziert_o

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CLAUDIUS PElERSAG Hamburg

Das in der DT-AS 1 800 730 beschriebene indirekte Verfahren ohne Wärmeträger findet nur auf die gemeinsame Verbrennung von Stadtmüll und Klärschlamm Anwendung. Ein wesentlicher wirtschaftlicher Vorteil ist hier nicht zu erzielen, da aus der Verbrennung des Stadtmülls von vorn herein genügend Wärmeenergie zur Verfugung steht.

Es liegt nun die Aufgabe vor, für die energieintensive reine Schlammverbrennung insbesondere in der Wirbelschicht ein Verfahren zu finden, welches gestattet den Zusatzbrennstoff z.B. in Form von OeI oder Gas derart zu minimieren, daß erhebliche wirtschaftliche Vorteile gegenüber den bisher bekannten Verfahren auftreten. Weiter liegt die Aufgabe vor, zu dieser rekuperativen Energierückgewinnung eine geeignete Vorrichtung anzugeben.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Schlammverbrennung unter Ausnutzung der Abgaswärme der entweichenden Rauchgase zur Luftvorwärmung und zur Verdampfung des im zu verbrennenden Schlamm enthaltenen Wassers gelöst, gekennzeichnet durch eine indirekte Schlammtrocknung derart, daß Schlamm und Rauchgas in getrennten Kanälen geführt werden ohne Zwischenschaltung eines mittelbaren Wärmeträgere, wobei die Abgase auf Temperaturen abgesenkt werden, die unterhalb von 300 C liegen und nach Reinigung direkt in die Atmosphäre abgelassen werden können, ohne das sie erneut Temperaturbereiche von größer als 600 ⁰C durchlaufen müssen.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die das System verlassenen Rauchgase eine Temperatur von minimal 200 C aufweisen gegenüber - dem Fall des direkten Kontaktes zwischen Rauchgas und Schlamm, in welchem die entweichen-

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CLAUDIUS PF ItRSAG
Hamtmig

den Rauchgase eine Temperatur von etwa 600 C haben, da diese erneut zur Desodorierung den Ofen durchlaufen müssen.

Somit ist die Temperatürdifferenz zwischen 600 C und minimal 200 C direkt dem eingesparten Zusatzbrennstoff proportional. Ein weiterer Vorteil des angegebenen Verfahrens liegt darin, daß die Trockengase nicht mehr den Verbrennungsofen durchlaufen müssen, dieser damit wesentlich kleiner dimensioniert werden kann.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, wird der bei der Schlammtrocknung entstehende Brüden in der ersten Stufe der Trocknung zum Zwecke der Schlammvorwärmung kondensiert. Der entstehende Brüden aus der Schlammverbrennung kann also ebenfalls zur indirekten Vorwärmung des Schlammes verwendet werden, indem man die Kondensationswärme ausnutzt.

Darüber hinaus wirkt sich die relativ niedrige Rauchgastemperatur aus der indirekten Schlämmtrocknung dahingehend vorteilhaft aus, daß auch die nachgeschalteten Entstaubungseinrichtungen wesentlich kleiner dimensioniert werden können, als dies bis dahin mit Einspritzkühlern für das Rauchgas möglich war. Weiterhin entfallen die Betriebskosten für das Kühlwasser.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Trocknung des Schlammes im Unterdruckbereich stattfinden. Dies ist insofern vorteilhaft, als dann auch die Trocknung bei niedrigerer Schlammtemperatur erfolgen kann.

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CLAUDIUS PEIERSAG

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich durch eine an sich bekannte Kombination einer Schlammverbrennungseinrichtung, beispielsweise eines Wirbelschichtofens, mit nachgeschaltetem Luftvorwärmer und einem Vorabscheider für die bei der Schlammverbrennung entstehende Asche sowie einem Abgasfilter aus, wobei zwischen Vorabscheider und Abgasfilter erfindungsgemäß ein indirekter Schlammtrockner angeordnet ist.

Die Vorrichtung zur indirekten Trocknung, vorzugsweise zur Schlammtrocknung, ist nach einem Merkmal der Erfindung so gestaltet, daß mehrere Schlammkanäle beliebigen Querschnittes hintereinander geschaltet, daß die Kanäle entweder allseitig oder nur von bestimmten Seiten von heißen Rauch- oder Trockengasen umströmt sind und daß die Kanäle eine Zwangsfördereinrichtung für das Trockengut sowie Bin- und Austrittsöffnungen für den Schlamm besitzen. Der erste Schlammkanal trägt eine Aufgabevorrichtung für das zu trocknende Gut. Der Schlamm wird durch eine Zwangsfördereinrichtung, beispielsweise ein Kratzerband, durch jeden Schlammkanal bewegt. Am Kanalende befinden sich Ubergabestellen zum nächstfolgenden Kanal. Durch diese Zwangsfördereinrichtung wird ein Verstopfen des Kanals durch Schlammverkrustungen vermieden, gleichzeitig ein gewisser Umwälzeffekt des Schlammes und eine Reinigung der Heizflächen erreicht. Um bei schwankenden Schlammaufgabemengen eine Übertrocknung oder Verkokung des Schlammes zu vermeiden, ist die Fördereinrichtung in ihrer Geschwindigkeit stetig regelbar. Der letzte Schlammkanal besitzt eine Austragsvorrichtung für den getrockneten Schlamm. Das Rauchgas umströmt jeden Schlammkanal bei temperaturempfindlichen Stoffen im Gleichstrom. Bei weniger temperaturempfindlichen Schlämmen oder Pasten, z.B. solchen aus dem Gebiet der Steine und Erden, kann das Rauchgas im Gegenstrom geführt werden.

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CLAUDIUS PETERS AC;

Hamburg

Jeder Kanal enthält ebenfalls Ein- und Ausströmöffnungen für das Rauchgas, welches durch Ubergabevorrichtungen von Kanal zu Kanal weitergeleitet wird.

Die ent stehlenden Bürden aus der Schlamm-Wass erverdampfung strömen gemeinsam mit dem Schlamm und werden am Anfang und am Ende des Kanals in einen Brüdenraum vom Schlamm getrennt und durch Brüdenöffnungen abgeführt. Sie können im ersten Rauchgaskanal zur Schlammvorwärmung benutzt und dabei kondensiert oder aber dem Ofen zur Desodorierung zugeleitet werden.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der, daß Schlamm- und Rauchgaskanal mit den zugehörigen Ein-, Austritts- und Binidenöffnungen sowie der Zwangsfördereinrichtung mit Übergabestellen eine Kompakteinheit bilden. Eine Trockenvorrichtung ist je nach der erforderlichen Trockenkapazität aus mehreren hintereinander geschalteten Kompakteinheiten zusammengesetzt, wodurch sich eine besonders wirtschaftliche Konstruktion ergibt. Ebenfalls ist auf einfache Weise eine nachträgliche Kapazitätsänderung möglich.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Trockenkanal unter Unterdruck stehen. Die Kanäle können erfindungsgemäß entweder kaskadenartig übereinander, senkrecht oder in der Horizontalen angeordnet sein· Wenn die; Kanäle erfindungsgemäß nacheinander in der Horizontalen oder Schrägen angeordnet sind, dienen sie zum gleichzeitigen Fördern des Trockengutes.

Eine derartige Kombination von indirekter rekuperativer Schlammtrocknung mit einem Wirbelschichtofen bewirkt somit, insbesondere bei feuchten Schlämmen, neben der erheblichen

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CLAUDIUS PETERS AO

Hamburg

Einsparung an Zusatzbrennstoff auch eine Senkung der Investitionskosten für die Entstaubung und damit eine Erweiterung des wirtschaftlichen Anwendungsbereiches der Wirbelschichtverbrennung. So kann z.B, für einen Schlamm mit einem Wassergehalt von 8o % und einem unteren Heizwert der Trockensubstanz von H „ = 12.561 kJ/kg die Zusatzwärme von 2303 kJ/kg Schlamm auf 251 kJ/kg Schlamm, also um 89 %» gesenkt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschemas einer Wirbelschichtverbrennung mit indirekter Schlammtrocknung unter Ausnutzung der Abgaswärme,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen indirekten Schlammtrockner,

Fig. 3 einen Querschnitt eines indirekten Schlammtrockners entsprechend Fig. 2 und

Fig. 4 die Draufsicht eines indirekten Schlammtrockners nach den Fig. 2 und 3·

Das in Fig. 1 dargestellte Verfahrensschema gemäß der Erfindung zeigt einen an sich bekannten Wirbelschichtofen 1 zur Veraschung von Abfallschlamm. Der Abfallschlamm 2 wird durch eine Aufgabevorrichtung 3 dem Ofen zugeführt. Die entstehenden Rauchgase 4 durchlaufen einen Luftvorwärmer 5 und einen Vorabscheider 6, in welchem die Grobanteile

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CLAUDIUS PETERSAG Hamburg

der Flugasche abgeschieden werden. Anschließend treten sie in den indirekten Schlammtrockner 7 ein, geben den größten Teil der Wärme an den Schlamm ab, werden, da sie nicht mit dem Schlamm in Berührung gekommen sind, direkt in einer Rauchgas-Reinigungsvorrichtung 8 bis auf die zulässigen Emissionswerte gereinigt und strömen über einen Kamin 9 in die Atmosphäre.

Die Wirbel- und Verbrennungsluft 10 wird über den Luftvorwärmer 5 auf etwa 500 - 550 C vorgewärmt. Die abgeschiedene Plugasche 11 führt man dem Aschesilo zu.

Der feuchte Klärschlamm 2 tritt über eine Aufgabevorrichtung 12 in den indirekten Schlammtrockner 7 ein und verläßt diesen in getrockneter Form über die Ausschleusvorrichtung 13 in Richtung Wirbelschichtofen. Der im Schlammtrockner entstehende Brüden wird über eine Rohrleitung ik in die erste Stufe des Trockners geleitet und zur Schlammvorwärmung kondensiert. Das Kondensat 15 wird in die Kläranlage zurückgeführt. Wo dies nicht möglich ist, führt man den entstehenden Brüden direkt dem Ofen zur Desodorierung zu.

Fig. 2, 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen indirekten Schlammtrockners. Der schematisch dargestellte 8-stufige Schlammtrockner besteht aus vier aufeinandergesetzten Kompakteinheiten I-IV, die kaskadenartig hintereinander geschaltet sind. Der zu trocknende Schlamm 20 wird über einen Zellenradzuteiler 12 dem ersten Trockenkanal 21 zugeführt der rechteckigen Querschnitt aufweist. Der Trockengaskanal 22 umschließt den Trockenkanal 21 auf zwei, gegenüberliegenden Seiten. Das Rauchgas 23 tritt durch den Zuführungsstutzen 2k in die

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erste Stufe ein, strömt durch Umlenkhauben 25 jeweils im Gleichstrom mit dem Schlamm von Stufe zu Stufe und verläßt den Trockner durch den Abgasstutzen 26. Der Schlamm wird mittels der Kratzerförderer 27 durch den betreffenden Schlammtrοckenkanal befördert, wobei ein Kratzerförderer jeweils für zwei Schlammkanäle vorgesehen ist. Am Ende des Kanals befindet sich eine Schlammübergab evorrichtung 28 in Form eines Leitbleches, welches den Schlamm in den nächsten Trockenkanal leitet. Die letzte Trockenstufe ist mit einer Trο ckens chlamraaus tragsvorrichtung 13, hier ein Zellenrad, versehen. Der getrocknete Schlamm 29 wandert zum Verbrennungsofen 1. Der Antrieb der Kratzerförderer 27 erfolgt über einen nicht dargestellten Kettentrieb und einen regelbaren Antriebsmotor 30. Mit Hilfe von Spannvorrichtungen 31 können die Kratzerförderer 27 entsprechend vorgespannt werden.

Der entstehende Brüden aus der Wasserverdampfung wandert mit dem Schlamm durch die Trockenkanäle 21 und sammelt sich im Brüdenraum 32, wo er vom Schlamm getrennt und durch die Brüdenöffnungen 33 über die Brüdenabzugsstutzen 34 abgesaugt wird.

In dem hier gezeigten Beispiel muß der Brüden den Ofen zur Desodorierung zugeführt werden. Nicht dargestellt ist der Fall, in dem der Brüden über einen getrennten Kanal bereits der zweiten Stufe entzogen und in der obersten ersten Stufe des Trockners im Trockengaskanal kondensiert wird und damit zur Schlammvorwärmung dient.

Mit Hilfe einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform, bei der die einzelnen Stufen in der Horizontalen oder Schrägen angeordnet sind, kann das Trockengut gleichzeitig getrocknet und gefördert werden.

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Darüber hinaus kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Trockenkanal im Unterdruckbereich liegen, wobei der Trocknungseffekt durch Erhöhung des Temperaturgefälles vergrößert wird.

Die erfindungsgemäße Trockenvorrichtung ist in ihrem Anwendungsbereich nicht auf die Trocknung von Klärschlamm in Verbindung mit einem Wirbelschichtofen beschränkt. Vielmehr kann der Trockner für jedes Trocknungsproblem eingesetzt werden, bei dem eine Verkrustungs· gefahr der Heizflächen oder eine Verstopfungsgefahr der Trockenkanäle besteht* Dies ist besonders bei allen klebrigen und pastenartigen Schlämmen der Fall. Als Trocknungsgase können Heizabgase jeglicher Art Verwendung finden, die aus irgendwelchen Gründen nicht mit dem Gut in Berührung gebracht werden dürfen, also auch Abgase aus Müllverbrennungsanlagen.

In der konstruktiven Ausbildung der erfindungsgemäßen Trockenvorrichtung ist eine Vielzahl von Varianten möglich. Die dargestellte Ausführungsform zeigt nur eine Art der möglichen Ausbildung.

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Claims

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CLAUDIUS PETERSAG Hamburg

Patentansprüche

1. Verfahren zur Schlammverbrennung unter Ausnutzung der Abgaswärme der entweichenden Rauchgase zur Luftvorwärmung und zur Verdampfung des im zu verbrennenden Schlamm enthaltenen Wassers, gekennzeichnet durch eine indirekte Schlammtrocknung derart, daß Schlamm und Rauchgas in getrennten Kanälen geführt werden ohne Zwischenschaltung eines mittelbaren Wärmeträgers, wobei die Abgase auf Temperaturen abgesenkt werden, die unterhalb von 300 C liegen und nach Reinigung direkt in die Atmosphäre abgelassen werden können, ohne daß sie erneut Temperaturbereiche von größer als 6θΟ C durchlaufen müssen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Schlammtrocknung entstehende Brüden in der ersten Stufe der Trocknung zum Zwecke der Schlammvorwärmung kondensiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung des Schlammes im Unterdruckbereich stattfindet.

k. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3» gekennzeichnet durch die an sich bekannte Kombination einer Schlammverbrennungseinrichtung, beispielsweise eines Wirbelschichtofens (l), mit nachgeschaltetem Luftvorwärmer (5) und einem Vorabscheider (6) für die bei der Schlammverbrennung entstehende Asche sowie einem Abgas-

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filter (8), wobei zwischen. Vorabscheider (6) und Abgasfilter (8) ein indirekter Schlammtrockner (7) angeordnet ist.

5. Vorrichtung zur indirekten Trocknung, vorzugsweise zur Schlammtrocknung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schlammkanäle (21) beliebigen Querschnittes hintereinander geschaltet, daß die Kanäle entweder allseitig oder nur von bestimmten Seiten von heißen Rauch- oder Trockengasen (23) umströmt sind und daß die Kanäle eine Zwangsfördereinrichtung (27) für das Trockengut sowie Ein- und Austrittsöffnungen für den Schlamm besitzen.

6. Vorrrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase im Gleich- oder Gegenstrom laufen.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockenkanal unter Unterdruck steht.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle entweder kaskadenartig übereinander, senkrecht oder in der Horizontalen angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle nacheinander in der Horizontalen oder Schrägen angeordnet sind und zum gleichzeitigen Fördern des Trockengutes dienen.

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