DE2940164A1

DE2940164A1 - Verfahren zur trocknung und verbrennung fester brennstoffe aus wasserhaltigen, organischen materialien

Info

Publication number: DE2940164A1
Application number: DE19792940164
Authority: DE
Inventors: Bengt Olof Arvid Pro Hedstroem; Claes Goeran Sigurd D Svensson
Original assignee: Modo Chemetics AB
Current assignee: Modo Chemetics AB
Priority date: 1978-10-10
Filing date: 1979-10-03
Publication date: 1980-04-24
Also published as: NO151504C; CA1116472A; FI793144A7; IE48941B1; SE7810558L; DE2940164C2; JPS6027895B2; NO793237L; FI70919B; FI70919C; NO151504B; SE419974C; IE791768L; GB2036787A; BR7906502A; JPS5553619A; SE419974B; GB2036787B

Description

29A0164

PATENTANWÄLTE

Dlpl-ing. P. WIRTH ■ Dr. V. SCH M IE D-KOWAR ZIK Dipl mg. G. DANNENBERG Dr. P. WEIN HOLD · Dr. D. GUDEL

335024 SIEGFRIEDSTBASSE

TELEFON: C089)

SK/SK

Case: 1398

MoDo-Chemetics Aktiebolag

Box 313

89101 örnsköldsvik / Schweden

Verfahren zur Trocknung und Verbrennung fester Brennstoffe aus wasserhaltigen, organischen Materialien .

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f -

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur verbesserten Enrgiegewinnung beim Trocknen und Verbrennen fester Brennstoffe aus wasserhaltigen, organischen Materialien. Solche Materialien sind z.B. Borke, Späne und andere Holzabfälle aus Sagemühlen und Cellulosehalbstoffabriken, Torf, Schlamm aus Gemeinde- und Industrieabwasseranlagen sowie HaushaltmUll (sortierter Müll).

j ίο In größeren Industrien, wie Cellulosehalbstoff- und Papierfabriken, sowie größeren Gemeinden sind große Müll-bzw. Schlammengen oft ein Problem; ihre Deponie auf MUllhalden kann oft eine Umweltbedrohung darstellen. Andere Verfahren zur Aufbereitung ("recovering") von Schlamm, wie Verrotten und VerkaDen ("liming") sind mit hohen Kosten verbunden, die im Fall der Kompostbildung nicht wieder hereingebracht . werden können, weil das Interesse an Kompost als Boden- ■ verbesserer gering ist. Daher sind Systeme zum Entwässern ; und Trocknen von Schlamm zwecks Verbrennung desselben ent- j wickelt worden. Die SW PS 71 13295.5 beschreibt ein Verfahre* zum Entwässern von Schlammfilterkuchen. Nach diesem Verfahre* ι j wJrd Vbuextlsapf auf den Filterkuchen geblasen, um das Wasser in !

; demselben weniger viskos und damit leichter entfernbar zu

, machen, z.B. mittels Vakuum. Offensichtlich ist die Betriebsj ₂₅ Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens gering. Charakteristisch ! für die bisher bekannten Systeme zum Handhaben von Schlamm ι ist es, daß sie trotz der Gewinnung der hohen Verbrennungsj wärme des Schlammes hohe Betriebskosten haben. Weiter sind j Wirksamkeit und Verläßlichkeit beim Betrieb dieser Systeme j 3o nicht befriedigend. ^:

;

ι Hauptsächlich aus Umweltgründen wird derzeit Borke in breitem < Maß als Brennstoff verwendet, da an vielen Orten in Schweden ein Deponieren von Borke verboten ist. Die Wirksamkeit von Borkenverbrennungsanlagen ist meist gering, was sich durch die Tatsache zeigt, daß man insbesondere im Winter öl zufügen und verbrennen muß, um ein anhaltendes Brennen der ·■

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S- t -

Borke im Boiler zu erreichen. Bei einem Trockengehalt der Borke unter 30 %, was oft der Fall ist, brennt diese nicht ; ohne unterstützenden (zusätzlichen) Brennstoff. In vielen > Fällen wird die Borke mechanisch entwässert, meist erreicht ; man dadurch aber keinen höheren Trockengehalt als etwa 40 %. Gelegentlich wird die Borke auch getrocknet. Dies erfolgt ί unter Verwendung von Abgasen aus einem Spezialboiler, in j welchem ein Teil der Borke verbrannt wird, oder durch Ver- ; j ίο wendung von Abgasen aus einem Wasserdampfboiler, in welchem _f I alle Borke verbrannt wird. Messungen von einer Anlage der I erstgenannten Art zeigen, daß etwa ein Drittel der Borke I j zuB Trocknen der restlichen zwei Drittel getrennt verbrannt

wurden. Die dann erhaltene, getrocknete Borke hat dann einen Ii5 Trockengehalt von etwa 45 % im Vergleich zu einem solchen von ! von etwa 30 % vor dem Trocknen. Unter Berücksichtigung der j ursprünglich zur Verfügung stehenden Borkemenge verliert man somit in diesem Verfahren etwa 15 % des Wärmewertes, der ι \ in einem Wasserdampfboiler ausgenutzt hätte werden künnen, j 20 wenn es möglich gewesen wäre, die Borke mit einem Trockengehalt von 30 % ohne Betriebsprobleme zu verbrennen. Ein ; ι Trocknen nach dem zweigenannten Verfahren wird wirtschaft- ^: ; lieh motiviert, richtet sich auf die Erhöhung des Trocken- ; gehaltes um höchstens 10 % und wird meist nur angewendet, \ 25 um einheitlichere Betriebsbedingungen zu erreichen. Wird '. der Trockengehalt um mehr als 10 # mit Hilfe von Abgasen j erhöht, dann nimmt die Gesamtwirksamkeit zu stark ab.

ί Ein Verbrennen von Borke erfolgt gewöhnlich auf Feuerrosten, I₃₀ sog. geneigten Feuerrosten ("sloping fire grates (rosts"). j Auch die Verbrennung in Zyklonöfen wird angewendet. Beide I Vorrichtungen sind relativ teuer und arbeitsintensiv im Vergleich z.B. mit einem Suspensionsbrennen. Bekanntlich ist der Wirksamkeitkoeffizient niedriger und der Boiler grö-₃₅ ßer und kostspieliger, je nasser die Borke ist. Der wirksame Wärmewert der Borke variiert mit der Holzart und beträgt für Rottannenborke etwa 10 MJ/kg trockene Borke. Rottannenborke '

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von 40 % Trockengehalt hat einen wirksamen Wärmewert von _; etwa 14,5 MJ/kg trockene Borke. Im Anbetracht dessen, wie sehr sich die Wirksamkeit des Boilers mit dem Trockengehalt s des zu verbrennenden Materials senkt, kann man feststellen, daß die Gesamtwirksamkeit der derzeitigen Borkenverbrennung - d.h. einer Borke mit etwa 40 % Trockengehalt - nur unwe- ', sentlich über 50 % liegt.

j κι Auch Torf wird zur Zeit in geringem Maß als Energiequelle j verwendet. Das verfügbare Verfahren entspricht nur schlecht I den derzeitigen Forderungen an ein kontinuierliches Arbei- j • ten, an hohe Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit. ■ j Durch Schneiden gewonnener Torf fällt in den Sommermonaten j j _t5 mit einem Trockengehalt von höchstens 40 bis 50 % an. ^: \ Während Regenperioden ist der Torf nasser, und sein Wärme- .

wert verringert sich schnell mit vermindertem Trockengehalt.

Zur Erzielung einer gleichmäßigen Torfproduktion während des I ganzen Jahres wurden unterschiedliche Arten der Torfbehand- ^! I₂₀ lung entwickelt. Am interessantesten ist das sog. Naß-Verkoh-ι len ("wet coaling"), das ein mechanisches Entwässern des j Torfes auf etwa 50 % Trockengehalt ermöglicht. Der in Torf- ; moos vorliegende Torf hat einen unterschiedlichen Trockeni gehalt und unterschiedliche Zusammensetzung. Normalerweise _?5 hat dieser rohe Torf einen Trockengehalt zwischen 10 und 20 i % und kann ohne irgendeine Art von Behandlung mechanisch

nicht leicht auf mehr als 35 % Trockengehalt entwässert ! werden. Das Naß-Verkohlen bedeutet, daß der Torf bei einer I Konzentration von 5 bis 10 # wärmebehandelt wird. Dadurch I₃₀ wird die Suspension durch einen Wärmeaustauscher gepumpt, In j welchem sie erhitzt wird, und von dort in einen Naß-Verkohj lungsreaktor, in welchem ein direktes Erhitzen mit Wasser-ί dampf über längere Zeit durchgeführt wird. Die Behandlung j erfolgt gewöhnlich absatzweise für eine Dauer von 1 bis 2 I_T> Stunden bei 150 bis 200°C. Die GB PS 183 180 und die SW PS ; 40 679 und 46 995 beschreiben Verfahren und Vorrichtungen zum Erhitzen der Torfsuspension mittels Wasserdampf. Während !

j der Wärmebehandlung werden 1 bis 2 t Wasserdampf pro t ,

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Trockensubstanz verwendet, und der Wasserdampf wird in der Torfsuspension oder auf einer Heizoberfläche kondensiert, was von der Art der verwendeten Anlage abhängt. Während der 5 langen Naß-Verkohlungsdauer wird die Menge der Trockensubstanz durch Oxidation des organischen Materials in Kohlendioxid und Wasser um mindestens 5 bis 10 % verringert. Nach dem Naß-Verkohlen wird die Suspension durch die neue, zu behandelnde Torfsuspension wörmeausgetauscht, die dadurch i io vorerhitzt wird. Dieses Vorerhitzen kann in einer in der

I · j

! SW PS 46 386 beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. ^{

j Nach dem Naß-Verkohlen wird der Torf mechanisch mit Pressen [

! auf einen Trockengehalt von höchstens 50 % entwässert. Ein

j großer Teil des so erhaltenen Preßwassers wird erneut zum

j i5 Verdünnen der Torfsuspension verwendet, während das rest-

I liehe Preßwasser abgeführt werden muß. Die so erhaltenen,

feuchten Preßkuchen aus halbtrockenem Torf werden als

j Brennstoff verwendet, selbst wenn der Wärmewert des Torfes

! aufgrund seines niedrigen Trockengehaltes gering ist. Eine i

j _?0 weitere Erhöhung des Trockengehaltes von Torf ist nur durch

! Trocknen möglich. Es gibt derzeit kein wirtschaftliches

ι Trocknungsverfahren. Es gibt zwar Torfbricketts mit einem

: Trockengehalt von etwa 90 %, dieser Brennstoff kann jedoch

j aufgrund seines hohen Preises nicht industriell verwendet,

12b sondern vorzugsweise/in Haushalten verwendet werden. Die

! häufig angewendeten Trocknungsverfahren verwenden Abgase

j aus dem Verbrennen des Brennstoffes als Trocknungsmedium.

Dies bedeutet, daß der Trockengehalt des Torfes aus wärme-

> wirtschaftlichen Gründen nicht um mehr als 10 96 erhöht

i 30 werden kann. Wenn der Torf in mehreren Stufen getrocknet

! wird, erzielt man eine etwas bessere Wirksamkeit. Beim sog.,

j in der SW PS 9837 beschriebenen Bojner-Trockner wird das

^: Material an der Luft zuerst mit feuchter Luft oder Wasser-

i dampf als Heizmedium und dann in Abgasen aus einem Verbren-

J₃₅ nungsofen für den Brennstoff getrocknet. Die US PS 2 014

! beschreibt eine Vorrichtung, in welcher Wasserdampf als

I Trocknungsmedium verwendet wird. In dieser wird jedoch der

j Torf zuerst an der Luft mit heißem Wasser als Heizmedium _; i ·

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ι - ir - I

gwtrocknet, wobei das Wasser durch Waschen der feuchten

Luft erhalten wird» di· aus der wasserdampf-beheizten ^l Trocknungsstufe, in der der Torf abschließend getrocknet

ί> wird, stammt. Es wurde angegeben, daß dieses Verfahren trotz;

seiner erheblichen Kompliziertheit den Wärmeverbrauch :

beim Trocknen nur um etwa 30 % verringert. Weiter gibt '

es andere Spezialtrocknungsverfahren für Torf, wie z.B. !

die Trocknung in geschmolzenem Metall gemäß der GB PS !

to 183 180. j

Die Torfverbrennung erfolgt in unterschiedlichen Arten von
Boilern. Das Verbrennen gröberer Teilchen, wie Torfpreß- \ kuchen, erfolgt auf einer Art von Rost, Gewöhnlich wird Luft; aus der Verbrennung durch den Rost geleitet, um den Torf im Boiler vor dem Anzünden zu trocknen. Kleinere und vor allem ; trockene Torfteilchen werden in Pulverform verbrannt. Das :

! Pulver wird oft zusammen mit den Verbrennungsgasen in den j ! Boiler geblasen. Das Verbrennen eines feuchten Brennstoffes !

j 20 erfordert einen größeren Überschuß an Luft als trockener j Brennstoff, was eine größere Menge Abgase und eine niedriger*

ί Temperatur von Verbrennungs- und Abgas ergibt. Dies führt, !

'< zusammen mit der Tatsache, daß oft ein großer Teil des
ί Energiegehaltes zum Abdampfen des Wassergehaltes des feuch- ■ ;?s ten Brennstoffes verbraucht wird, zu einer geringeren Wirksamkeit für den Boiler. Um eine bestimmte Energiemenge zu
gewinnen, ist daher mehr Brennstoff und ein größerer und
dadurch kostspieligerer Boiler als bei Verwendung eines
trockenen Brennstoffes notwendig. Bei Torf liegt der wirksame '30 Wärmewert bei etwa 20 MJ/kg trockener Torf. In Fig. 1 wird
gezeigt, wie der Wärmewert bei erhöhtem Feuchtigkeitsquotienten abnimmt. Unter der Annahme, daß etwa 3 MJ in einem \ Boiler zur Produktion von 1 kg Wasserdampf notwendig sind,
: kann man theoretisch etwa 6,7 kg Wasserdampf pro kg trocke-J₃₅ ner Torf erhalten. Wenn der Torf einen Trockengehalt von
ι 50 % hat, dann liegt der wirksame Wärmewert, wie aus Fig. 1
j ersichtlich, bei etwa 8,5 MJ/kg. Unter Berücksichtigung der ; geringeren Verbrennungswirksamkeit kann man somit 5,1 kg

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Wasserdampf pro kg trockener Torf produzieren. Wenn es wirt-, schaftlich lohnend sein soll, Torf mit einem Trockengehalt von 50 % zu trocknen, dann dürfen nicht mehr als 1,6 kg j 5 Wasserdampf pro kg trockener Torf verbraucht werden, was bei j den derzeitigen Trocknungsverfahren nicht möglich ist. Mit einem verfügbaren Vorbehandlungsverfahren, d.h. dem Naß-Verkohlen, kann von Torf mit einem Trockengehalt von 50 %

: bei einem Wasserdampfverbrauch zwischen 1 und 2 kg/kg

j ίο trockener Torf erhalten/ üomlt" verbleibt eine Nettoproduktion zwischen 3 und 4 kg pro kg trockener Torf. In Abhän- ! gigkeit davon, wie gut die Trocknung vom wärmewirtschaftli- '.

j chen Standpunkt durchgeführt wird, liegt die Gesamtwirksam- I keit daher zwischen 3 x 100/6,7 ■ 45 % und 4 χ 100/6,7 = j

ji5 60 %. Diese einfache Gleichung zeigt, was man zur Zeit ^?

S nach heutigen Verfahren bei Verwendung von Torf als Brennstoff an Energie gewinnen kann.

j Die vorliegende Erfindung löst das Problem der verbesserten

j 20 Energiegewinnung beim Trocknen und Verbrennen fester Brennstoffe aus wasserhalten organischen Materialien, wie Borke, Torf und ähnliche Substanzen.

j Daher bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Ver- : ₂s fahren, bei welchem das wasserhaltige Material von festen ' Verunreinigungen, wie Stein und Metall, befreit und mechai nisch in einer oder mehreren Stufen entwässert und gegebenenfalls in grobe und/oder fein zerteilte Form disintegriert ■ und in einer Energie/Wärme-Anlage getrocknet und verbrannt 30 und vor dem endgültigen mechanischen Entwässern direkt mit ; Wasserdampf aus der Trocknungsanlage erhitzt wird, wobei ι das Trocknungsmedium aus Uberatmosphä-ί rischem Wasserdampf besteht und das dadurch gekennzeichnet j ist, daß Wasserdampf, der in der Energie/Wärme-Anlage !35 gebildet wird, nach Durchgang durch eine oder mehrere ! Turbinen als indirektes Heizmedium für den Wasserdampf

j in der Tocknungsanlage verwendet wird. j

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Das Verfahren hat verschiedene Vorteile. Wesentlich ist, '■ daß man die Energie, die in wasserhaltigen organischen Materialien, wie Borke, Torf und Abwasserschlamm vorhanden ■> 1st, wesentlich wirksamer als bisher gewinnen kann. Durch ' Aufarbeiten des Brennstoffes in Stufen unter Verwendung von Energie mit ständig steigender Temperatur und Optimie- j ren jeder Stufe vom Energiestandpunkt aus können die Verluste auf einem Minimum gehalten werden, so daß die Gesamt- j > Wirksamkeit überraschend hoch ist. Weiter ermöglicht das | erfindungsgemäße Verfahren die Handhabung des organischen i Materials in einfacher und arbeitstechnisch sicherer Weise, j was bedeutet, daß man eine Trocknungs- und Verbrennungs- ι anlage bauen kann, die kontinuierlich ohne störende Unter- j

is brechungen betrieben werden kann. Weiter können die Mate- ! rialien in einer vom Umweltstandpunkt aus vorteilhaften ; Weise zurückgewonnen werden. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher in den Beispielen gezeigt, die die Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens genauer beschrei-i

A) ben und mit Hilfe der Zeichnungen veranschaulichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorab allgemein und dann im einzelnen für die bevorzugten, wasserhaltigen, organischen Materialien beschrieben, wobei auf die Zeichnun- ?·, gen 1 bis 5 Bezug genommen wird.

Fig. 1 der Zeichnungen zeigt, wie der wirksame Wärmewert mit dem erhöhten Feuchtigkeitsquotienten des Torfes variiert. :

:h) Fig. 2 zeigt eine Anlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen und Verbrennen von Torf mit einem Trokkengehalt von 10 % angewendet wird.

Fig. 3 zeigt eine Anlage, in welcher das erfindungsgemäße \ 3s Verfahren zum Brennen und Verbrennen eines Torfes mit einem Trockengehalt von 25 % angewendet wird.

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Fig. 4 zeigt eine Anlage in einer Cellulosehalbstoffabrik, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren auf Borke angewendet wird.

Fig. 5 zeigt eine Anlage zum Trocknen und Verbrennen eines unverrotteten Gemeindeabwasserschlammes unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

ίο Wenn das organische Material feste Verunreinigungen, wie Steine und Metall enthält, werden diese in bekannter Weise entfernt, bevor das Material erfindungsgemäß behandelt wird. Weiter ist es manchmal nötig, die Teilchengröße eines gewissen Anteils des Materials vor der erfindungsgemäßen Behandlung zu verringern. Wenn das organische Material aus Borke besteht, ist es z.B. gewöhnlich notwendig, die gröbsten und größten Borkestücke zu disintegrieren.

Das ankommende organische Material wird in einer oder mehre— ren Stufen mechanisch entwässert. Die Anzahl der Entwässerungsstufen hängt vom Trockengehalt des zugeführten organischen Materials ab. Ist dieser relativ hoch, z.B. 20 % oder mehr, kann nur eine Entwässerungsstufe ausreichen. Dies ist z.B. der Fall bei erfindungsgemäßen Behandeln von Torf, der bereits teilweise im Torfmoos entwässert und getrocknet worden ist. In den meisten Fällen sind Jedoch zwei oder mehrere Entwässerungsstufen notwendig. Das Entwässerungsverfahren erfolgt mit bekannten Vorrichtungen, z.B. einer hydraulischen Presse, Schraubenpresse, Dekantierzentrifuge, Bandsiebpresse oder Walzenpresse. Vor der letzten mechanischen Entwässerungsstufe wird das organische Material mit Wasserdampf durch unmittelbar auf dem organischen Material kondensierenden Wasserdampf erhitzt. Diese direkte Wasserdampfkondensation erfolgt bei atmosphärischem oder überatmosphärischem Druck. Die Konstruktion der für diese Vor- ' behandlungsstufe verwendeten Vorrichtung richtet sich nach der Tatsache, ob atmosphärischer oder überatmosphärischer i

Druck angewendet wird. Das organische Material soll bei \

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Eintritt in diese Vorbehandlungsstufe einen Trockengehalt von mindestens 10 % haben. In dieser Stufe wird der Trockengehalt des organischen Materials zeitweise verringert, weil > Wasserdampf im Material kondensiert. Die Temperatur des orga nischen Materials während dieser Vorbehandlungsstufe liegt gewöhnlich zwischen 40 bis 150⁰C, und die Verweilzeit variiert zwischen einigen Minuten bis 1 Stunde, was von der Temperatur und dem zu behandelnden Material abhängt. Der ; «ι fttr die direkte Kondensation auf dem Material zu verwendende Wasserdampf wird als überschüssiger Wasserdampf aus einem späteren Wasserdampftrockner des Verfahrens, d.h. einem Trockner, in welchem Transportmedium und Trocknungsmedium gleich sind, nämlich Wasserdampf bei einem überatmosphäri-)■> sehen Druck, erhalten. Der Wasserdampf trockner wird weiter unten genauer beschrieben. Zwischen der Vorbehandlungsstufe j mit direkter Wasserdampfkondensation auf dem Material und j der echten Trocknungsstufe wird das Material einer ab- i schließenden mechanischen Entwässerung unterworfen, wozu j die bereits erwähnte Entwässerungsvorrichtung verwendet ; wird. Bevor das Material im Wasserdampftrockner der Trock- ! nungsbehandlung unterworfen wird, muß man es manchmal vermählen oder disintegrieren. Ob das Material in dieser Behandlungsstufe disintegriert werden sollte oder nicht wird teilweise durch die zu behandelnde Materialart, z.B. Torf, Borke oder Schlamm, und teilweise durch die Art der verwendeten Entwässerungsvorrichtung sowie in gewissem Maß auch; durch die Konstruktion des Wasserdampftrockners bestimmt. ^: Das Material kann in Jeder geeigneten Vorrichtung, z.B. ; Hammermühle, Nadelmühle oder Kugelmühle, vermählen oder disintegriert werden. Geeignete Vorrichtungen zum Einführen ; des Materials in die Trocknungs- und/oder Behandlungsvorrichtung sind Vorrichtungen mit rotierenden Flügeln, Schrauben-EinfUhrvorrichtungen, Schraubenpressen und ähnliche. In seiner Konstruktion kann der Wasserdampftrockner stark variieren. Allen verwendeten Trocknern ist Jedoch gemein, daß das Trocknungssystem geschlossen ist, so daß ein Uberatmosphärlscher Druck aufrechterhalten wird,

dessen Höhe variieren kann, jedoch mindestens 1 MPa (10 bar); betragen muß. Wenn das organische Material aus Borke oder Torf besteht, ist der Trockner so konstruiert, daß Wärme

⁵ aus dem Wasserdampf zum Material durch Konvektion über- j tragen wird. Besteht das organische Material aus Schlamm, \ dann ist der Trockner so konstruiert, daß die Wärme groß- j tenteil durch Leitung (Konduktion) übertragen wird. Im erstgenannten Fall enthält das Trocknungssystem einen Venti-

'» lator, der den Wasserdampf und das Material um das System ι herum trocknet, einen Wärmeaustauscher und eine Zyklonvorrichtung. Zum Wärmeaustauscher w;|.rd_das Troeknungs- und j

j Transportmedium, d.h. der "tragende*/wasserdampf, mit aller

zum Trocknen des Materials notwendigen Wärme zugeführt, ;

15 indem man Wasserdampf vonttSherem Druck und höherer Tempe- !

I ratur indirekt mit dem "tragenden"Wasserdampf in Berührung j

j bringt. Der Heizwasserdampf stammt aus einer Turbine. Diese '

j wird ihrerseits mit Wasserdampf eus einem Wasserdampfboiler \

j beschickt, in welchen der Wasserdampf durch Verbrennung des >

J 20 getrockneten Materials und, gegebenenfalls, von zusätzli-

; ehern Brennstoff, wie öl, gebildet wird. In der Zyklonvor-

; richtung wird das getrocknete Material vom "tragenden"

i Wasserdampf abgetrennt, der seine Zirkulation fortsetzt

j und teilweise, wie oben beschrieben, zur Vorbehandlungs-

;?b stufe geleitet wird. ;

j im Boden der Zyklonvorrichtung befindet sich eine Vorrich- ·

tung, die das getrocknete Material in den atmosphärischem

! Druck abgibt und die aus ein$¥jhS^ibinden Flügeln ("vane")

|3o oder Schraubeneinführungsvorrichtung besteht. Das Trocknen

j des Material erfolgt während seines Transportes durch das

j Trocknungssystem, das heißt, das Wasser im Material anschiie-

I ßend auf dem Transportweg in Wasserdampf übergeführt. Da-

i durch wird im Trockner überschüssiger Wasserdampf gebildet,

i 35 wodurch man eine bestimmte Wasserdampfmenge kontinuierlich

] aus dem Trocknungssystem abziehen kann. Das Trocknungssystem

j kann auch ein Wirbelbett umfassen, in welchem das Material

j eine bestimmte Zeit gehalten wird, bevor es aufgrund seines

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durch das Trocknen verringerten Gewichtes durch den Wasser- j dampf aufgenommen und zum restlichen Abschnitt des Trock- ; nungssystem weitgeführt wird. Beim Trocknen von Schlamm wird^ 5 ein sog. Kontakttrockner verwendet, in welchem die Wärme ; mittels Konduktion übertragen wird. Auch in diesem Fall
erhält man den indirekt heizenden Wasserdampf aus einer ι Turbine. !

S ίο Nach Trocknen und Ausführen wird das Material aus dem Trock-j

nungssystem gewöhnlich mittels eines Ventilators zum Ofen '

, eines Wasserdampfboilers zwecks Verbrennung geführt. Als j

j Transportmedium wird Luft und/oder Abgase verwendet. Bei \ j diesem Transport wird das Material weiter mittels einer sog.\ j i5 Gefriertrocknung (Blitzgefrieren) getrocknet. Wenn das Mate-!

j rial in den Wasserdampfboiler zur Verbrennung geführt wird, i

I sollte sein Trockengehalt über 90 % liegen. Weiter sollte '

j die Teilchengröße des Materials beim Verbrennen unter 3 mm, !

j vorzugsweise unter 1 mm, liegen. Wenn die Teilchengröße \

J₂₀ dieses Maß überschreitet, muß das Material nach Abgabe aus ;

j der Trocknungsvorrichtung und vor dem Verbrennen vermählen j

i oder disintegriert werden. Dies kann z.B. in einer sog. ' j Krämer-Mühle erfolgen. Die beiden Bedingungen, nämlich ein
. Trockengehalt über 90 % und eine Teilchengröße unter 3 mm,
' _?b führen dazu, daß die Verbrennung möglichst vollständig mit

: geringem Staubgehalt in den Abgasen ist, und dadurch ist '

. auch die Abgasmenge gering, was einen kleinen und dadurch ^:

billigen Wasserdampfboiler bedeutet. Weiter ist dieser ein- I

i fach und sicher im Betrieb. Der im Wasserdampfboiler durch

30 Verbrennen des getrockneten Materials gebildete Wasserdampf
I wird, wie bereits beschrieben, zu einer oder gegebenen-

I falls zu mehreren Turbinen geführt. Druck und Temperatur

; des Wasserdampfes sind bei Ankunft an der oder den Turbi-

! ne(n) sehr hoch, z.B. 11,5 MPa (115 bar) bzw. 53O°C. Eine
J _3S erhebliche Menge dieser Energie wird mittels eines oder
mehrerer Generatoren in Elektrizität umgewandelt. Wenn der
Druck das Wasserdampfes auf etwa 1 bis 2 MPA (10 bis 20 bar)
abgesunken ist, wird ein Teil des Wasserdampfes zur Verwen- ;

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dung als Indirektes Heizmedium fUr den trocknenden und Transportwasserdampf, wie bereits beschrieben, abgeführt. Der in der Turbine verbleibende Wasserdampf von niedrigerem \

> Druck kann für verschiedene Zwecke verwendet werden. Z.B.

örtlich
kann Energie in einem/entfernten Wärmeaustauscher durch ; Herstellung von Heißwasser für andere Heizzwecke gewonnen ; werden. Soll der verbleibende Wasserdampf als Verfahrenswasserdampf, z.B. in der Celluloseindustrie, verwendet \

ί

in werden, dann sollte sein Druck zweckmäßig dem in der Trocknungsanlage verwendeten Druck, d.h. 0,3 bis 0,6 MPa (3 bis 6 bar) entsprechen.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende ! is Erfindung.

Beispiel 1, :

Fig. 2 zeigt eine Anlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen von rohem Torf und seiner anschließenden Verbrennung verwendet wird. _}

Die Torfsuspension1 mit einem Trockengehalt von 10 % wird \ in einem mit Schabern versehenen Wärmeaustauscher 2 vorerhitzt. Die Schaber halten die Heizoberfläche sauber und ergeben ein gründliches Mischen der Torfsuspension. Diese _; ■25 wird im Wärmeaustauscher 2 mit Preßwasser einer Temperatur ; von etwa 65⁰C, das aus den folgenden beiden Entwässerungsstufen stammt, auf etwa 50°C vorerhitzt. Die erste Entwässerung der Torf suspension erfolgt in einer Entwüsserungspresse 3 bei einem höchsten Druck von etwa 2,0 MPa (20 bar). Dadurch to wird der Trockengehalt der Torf suspension auf 35 % erhöht. Das ausgepreßte Wasser wird in einem Trichter 4 gesammelt und durch Leitung 5 zu einer üblichen AbfUhrungsleitung 6 geführt. Der entwässerte Torf wird durch eine Schraube 7 ί zu einem Druckgefäß 8 geführt, das mit Trägern versehen '|_3B ist. Im Gefäß 8 wird der Torf mit gesättigtem Wasserdampf bei einem Druck von 0,5 MPa (5 bar) 30 Minuten lang behan- ! delt. Durch die auch als Beschickungsschraube dienende ; j Schraubenpresse 9 wird der Torf erneut auf einem Trocken-

,

L 0.3il_Q17/JO.11.2 ^;

gehalt von 50 Ji entwässert und gleichzeitig in eine Trocknungsvorrichtung 10 eingeführt. Das in der Schraubenpresse
9 ausgepreBte Wasser wird in einem Trichter 11 gesammelt
und durch Leitung 12 zur üblichen AbfUhrungsleitung 6

geführt. Im Trockner 10 zirkuliert überhitzter Wasserdampf
bei einem Druck von 0,5 MPa (5 bar), wobei dieser Druck der-j selbe ist wie im Druckgefäß 8. Der Wasserdampf ist sowohl j j Trocknungs- als auch Transportmedium für den Torf. Die im J

Ventilator 13 fein disintegrierten Torfteilchen werden j

]

mittels des Ventilators in einem Stromtrocknungskanal zur !

Zyklonvorrichtung 14 geführt. Der praktisch gesättigte Was- j serdampf wird vom Torf abgetrennt und über einen Überhit- ) zer 15, in welchem Wärme indirekt in den Wasserdampf Übergeis führt wird, erneut zirkuliert. Die Überhitzungswärme wird \ einem Wasserdampf entzogen, der bei einem Druck von 1,5 MPa ' (15 bar) kondensiert und aus überschüssigem Wasserdampf aus
der Turbine 16 der Anlage besteht. Der Abführungswasserdampf ("discharge steam") wird durch eine Wasserdampfleitung, 17 zum überhitzer 15 transportiert. Das beim Trocknen des j ι Torfes gebildete, überschüssige Wasserdampf wird abgetrennt ! und durch die Verbindungsleitung 18 zum Druckgefäß 8 ge- i j führt. i

! ä

■?s Nach der Wasserdampftrocknung hat der Torf einen Trockenge- ; j halt von 80 % und wird durch die Transportschraube 19 an
j atmosphärischem Druck abgegeben und pneumatisch durch Lei- i tung 20 zum Boiler 21 transportiert. Während dieser Abgabe
j und dem Transport wird der Torf teils aufgrund des Druckabfalls teil aufgrund der Konvektion in der Transportleitung
! weiter getrocknet. Vor dem Verbrennen wird der Torf in

einer speziellen Hammermühle, die mit fixierten Hämmern ver-ι sehen ist (Krämer-Mühle),22 zusammen mit zirkulierenden Ab- ' gasen vermählen und dann als Staub in den Boiler geblasen. ' _3& Bei Eintritt in die Feuerstelle beträgt der Trockengehalt i des Torfes etwa 98 %. Im Boiler 21, der mit einem geschlossenen Beschickungswassersystem arbeitet, wird überhitzter i Wasserdampf mit einem Druck von 11,5 MPa (115 bar) und ■

_._ JL3_0_0J _7_/0_7H..

-11

einer Temperatur von 53O°C gebildet. Der Wasserdampf wird durch Leitung 23 zu einer oder mehreren Turbinen 16 geführt, die zur Bildung elektrischer Energie an einen Generator '-> angeschlossen sind. Aus Turbine 16 wird ein Teil des Wasser-! dampfes abgezogen und zum bereits erwähnten Übererhitzer transportiert, um den als Trocknungsmedium verwendeten Wasserdampf zu überhitzen. Das restliche Wasserdampf wird ; aus Turbine 16 bei einer Temperatur von 105⁰C durch Leitung κ» 25 geführt und in einem gesonderten Wärmekondensator 26 . kondensiert. Andere Abgaben aus der Turbine, die in bekann-I ter Weise im Boiler, zwischen den Überhitzern usw., ver- ' wendet wurden, wurden nicht dargestellt. Das kondensierte i Beschickungswasser wird aus dem gesäuerten Wärmekondensator ji5 26 durch Leitung 27 zum Boiler und durch Leitung 28 aus dem

■ Überhitzer 15 geführt.

i ;

I Die folgende Tabelle zeigt einen. Vergleich zwischen der nach

! dem erfindungsgemäßen Verfahren und nach einem bekannten <

i ?o Verfahren zur Herstellung von Torfpreßkuchen nach dem Naß-

■ Verkohlungsverfahren gewonnenen Energie. Die sich auf das i bekannte Verfahren beziehenden Zahlen stammen aus einem

ι Verfahren, bei welchem Torf mit einem Trockengehalt von 8 %

> im Gegenstrom in einem Wärmeaustauscher vorerhitzt wird,

|25 in welchem die Wärme teilweise aus dem bereits behandelten, d.h. naß-verkohlten Torf genommen wird. Die restliche, zum ι Vorerhitzen notwendige Energie wird in Form vom frischem

> Wasserdampf aus dem Boiler zugefügt. Nach dem Vorerhitzen

j wurde der Torf zum Naß-Verkohlungsreaktor geführt, in wel-

;_3Ü chem die Temperatur 190⁰C und der Wasserdampfdruck 13 bar

I betrugen. Der Wasserdampf wurde während der 1,5 stündigen

j dauernden Behandlung in Form von frischem Wasserdampf zu-

' gefügt. Nach der Naß-Verkohlungsstufe wurde der Torf im

I Gegenstrom zu frisch eingeführtem Torf transportiert und

|_3S dann in einer Plattenfilterpresse auf einen Trockengehalt

\ von 49 % gepreßt. Die so erhaltenen Preßkuchen wurden dann in einem Boiler verbrannt.

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- At

Tabelle 1

erf.- Naß-Verkohlr gemäß verfahren

theoretischer Wirkungsgehalt
von Rohtorf für 10 kg trockener Torf /sec; MW 200 200

——	20
—	29
17	«
19,5	15,5
86	80
168	124
54	33
97	42

Nettowärmebedarf
im Vorerhitzer; MW beim Naß-Verkohlen; MW ¹⁰ im Wasserdampf trockner; MW

Wärmewert des Torfs bei Einführung in den Boiler MJ/kg trockener Torf

Bollerwirksamkeit; % Bollerwirksamkeit; MW

in Form von Elektrizität; MW

in Form von gesonderter Wärme; MW

I Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich, erhält man dem er- j flndungsgemäßen Verfahren im Vergleich zum sog. Naß-Verkoh- ;

_Pn lungsverfahren i

(168-124)100 (

124

d.h. 35 # meht Gesamtenergie, und die Erhöhung in Form von gewonnener elektrischer Energie betrug '

(54-33)100 _ 63 Ji '·

p, 33 " * ^l

Beispiel 2

Fig. 3 zeigt eine andere Anlage zum Trocknen und Verbrennen ! von Torf nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. !30

j Dabei wird der Torf abgelassen und im Torfmoos auf einen j Trockengehalt von 25 % behandelt, wodurch seine Transport-I kosten vom Torfmoos zur in der Zeichnung dargestellten I Anlage verringert werden. Der Torf 29 wird so mit einem 135 Trockengehalt von 25 % zum Gefäß 30 geführt, in welchem er j bei praktisch atmosphärischem Druck (1,15 bar) mit einem durch Leitung 31 zugeführten Wasserdampf behandelt wird,

030017/0712

wodurch er eine Temperatur von 95⁰C erhält. Aus dem Gefäß 3Oi wird der Torf über eine Abgabevorrichtung 32 zu einer
Walzenpresse 33 transportiert, in welcher er auf einen j Trockengehalt von 37 % entwässert wird. Das ausgepreßte j Wasser wird durch Leitung 34 abgeführt. Die Torfbahn aus der j Walzenpresse wird mittels Disintegrator 35 zu kleinen Teil- j chen disintegriert, die zur Trocknungsvorrichtung 36 geführt^! j werden; diese enthält ein Wirbelbett, durch welches über- j hitzer Wasserdampf (150⁰C) mittels eines Ventilators 37 ΐ , geleitet wird. Der überhitzte Wasserdampf wird aus dem über-J j erhitzer 38 durch Leitung 39 geführt. Im Wirbelbett der j Trocknungsvorrichtung 36 werden die Torfteilchen getrocknet, ι und wenn sie trocken genau und dadurch leicht genug sind, . ' werden sie mit dem Wasserdampf aus dem Wirbelbett zu einer ; • Zyklonvorrichtung 40 gezogen. In dieser erfolgt eine grobe ; j Trennung, so daß der Wasserdampf den oberen Teil der Vorrich-i ' tung und der Torf den unteren Teil derselben verläßt. Wasserdampf und restliche Torfteilchen werden zu einem Multi-J₂₀ Zyklonaggregat 41 geführt, in welcher eine abschließende
j Trennung von Torf und Wasserdampf erfolgt. Dieser Teil des i ; getrockneten Torfes wird durch Leitung 42 zum unteren Teil
der Zyklonvorrichtung 40 geführt, wo er mit dem restlichen
Torf gemischt und durch eine Beschickungsvorrichtung
_Ά mit rotierenden Flügeln 43 zu Leitung 44 geführt wird, die
mit dem Verbrennungsboiler 45 in Verbindung steht. Bei Verlassen der Zyklonvorrichtung 40 hat der Torf einen Trockengehalt von 75 %. Die Abgase werden aus dem Boiler 45 entfernt und in Leitung 46 zu Ventilator 47 geführt, der sie
_3oweiterleitet, so daß der Torf in den Boiler gezogen wird,
wo die Verbrennung erfolgt. Während dieses pneumatischen
Transportes wird der Trockengehalt des Torfes von 75 % auf
92 % erhöht. Im Boiler wird überhitzter Wasserdampf von
hohem Druck (11,5 MPa) gebildet, der durch Leitung 48 zu
einer oder mehreren Turbinen 49 geführt wird, die mit einem Generatur 50 zur Bildung elekrischer Energie verbunden sind. Aus Turbine 49 wird ein Teil des Wasserdampfs mit einem Druck von 1 MPa entfernt und durch Leitung 51 zum bereits erwähnten Überhitzer 38 geleitet, um den als Trocknungsmedium

030017/0712 ..._ _.__ „ J

verwendeten Wasserdampf zum Überhitzer zu bringen. Dieses Wasserdampftrocknungsmedium wird über den Ventilator 37 in einem Zyklus durch die Trocknungs- > vorrichtung 36, die Zyklonvorrichtung 40, das Multizyklonaggregat 41, den Übererhitzer 38 und die Leitung 39 geführt und hat einen Druck von 0,115 MPa (1,15 bar). Der Wasserdampf wird in diesem Zyklus entfernt und durch Leitung 31 zu dem in Gefäß 30 eintreffenden Torf geführt, wie dies oben bereits beschrieben wurde. Der aus der Turbine 49 entfernte Wasserdampf wird im Übererhitzer 38 zu Wasser kondensiert, und das Kondenswasser wird durch Leitung 52 ! zum Boiler zurücktransportiert. Der restliche Wasserdampf aus Turbine 49 Wird durch Leitung 53 einem geeigneten Verbrauch zugeführt.

Diese Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt dieselbe hohe Energiegewinnung aus Torf wie in Beispiel 1, d.h. eine erhöhte Energiegewinnung von 35 % im Vergleich ! 20 zum Naß-Verkohlungsverfahren.

Beispiel 3. ]

In Fig. 4 wird eine Anlage in einer Cellulosehalbstoffabrik gezeigt, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren auf Borke angewendet wird. .

Rottannenborke 54, in der die gröbsten Borketeilchen in einer (nicht dargestellten) Mühle zerstoßen worden waren, wird zu einer hydraulischen Presse 55 geführt, an deren Eingang die Borke einen Trockengehalt von 30 % hat und in welcher sie auf einen Trockengehalt von 36 % entwässert wird. Dann wird die Borke über eine Transportschraube 56 zum Druckgefäß 57 geführt, in welchem der durch Leitung 58 j eingeführte Wasserdampf auf der Borke bei einem Druck von j 0,4 MPa (4 bar) kondensiert wird, wodurch die Borke auf 140⁰C erhitzt wird. Die Verweilzeit der Borke im Druckgefäß 57 ^; beträgt 3 Minuten. Die Borke wird mittels einer Beschik- ! kungsvorrichtung mit rotierenden Flügeln 60 zur Be- j j schickungsschraube 61 geführt, in welcher sie gleichzeitig j

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29A0164

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mit ihrer Einführung in ein geschlossenes Trocknungssystem,
in welchem Übererhitzer Wasserdampf zirkuliert, auf einen
Trockengehalt von 47,7 % entwässert wird. Die Borkenteil-

chen fallen aus der Beschichkungsschraube 61 abwärts in
eine Mühle 62 am Boden des Trockners 63 und werden zu so
feinen Teilchen vermählen, daß der durch Leitung 64 eingeführte Transportwasserdampf sie wegtragen kann. Danach j passieren der Transportwasserdampf und die fein zerteilte |

"' Borke einen überhitzer 65» in den überschüssiger Wasserdampfj aus Turbine 66 durch Leitung 67 und 68 transportiert wird ' und bei einem Druck von 1,6 MPa (16 bar) kondensiert. Dann } werden Transportwasserdampf und Borke durch Leitung 70 mit- ; teils eines Ventilators/zur Zyklonvorrichtung 71 geleitet, !

in der die getrocknete Borke vom Wasserdampf getrennt wird, ί Die Borke wird mittels einep Beschickungsvorrichtung i mit rotierenden Flügeln 72 aus der Zyklonvorrichtung ent- S fernt und durch Leitung 75 zu einer weiteren Leitung 74 j geleitet, an deren Ende sich ein Ventilator 75 befindet, I durch welchen die fein zerteilte Borke (Teilchengröße unter | 0,4 mm) zusammen mit einem Teil des Verbrennungsgases und ' gewisser anderer Gase tangential in den Ofen 76 geblasen ^! werden. Am Eingang in die Feuerstelle hat das Borkenpulver
einen Trockengehalt von 90 96. Der in der Zyklonvorrichtung !

71 abgetrennte Wasserdampf wird durch Leitung 64 zum Trockner j 63 zurückgeführt und in diesen nahe der Disintegrierungs- : vorrichtung, d.h. Mühle 62, eingeführt. Aus der Rückführungs-| leitung 64 wird Wasserdampf teilweise durch Leitung 77 zur : Wasserdampfreformierungsvorrichtung 78 und teilweise durch

Leitung 58 zum Druckgefäß 57 in der oben beschriebenen Weise j entfernt. In die Wasserdampfreformierungsvorrichtung 78 wird ; Wasserdampf zum Boden, d.h. an der Seite des Wärmeaustauschers eingeführt, der in Vorrichtung 78 angebracht ist.Die
im Wasserdampf anwesenden Verunreinigungen, wie inerte Gase, Terpentine, Säuren usw., werden vom Kopf abgelassen und durch Leitung 79 zu Ventilator 75 geführt, der sie weiter zur
Verbrennung in den Boiler leitet. Das Kondensat aus dem ! Wasserdampf wird aus Vorrichtung 78 durch Leitung 80 ;

030017/0712 !

zur Verdampfungsanlage der Aufschließungslauge der Fabrik abgeführt, worauf der Verdampfungsrückstand dann im Sodaboiler verbrennt wird. Zu Leitung 80 wird aich Preßwasser '■> aus der Beschickungsschraube 61 durch Leitung 81 und aus der hydraulischen Presse 55 durch Leitung 82 geführt. Auf der anderen Seite des Wärmeaustauschers in der Reformiervorrichtung 78 zirkuliert das aus der Anlage erhaltene und durch Leitung 83 und 84 zugeführte Beschickungswasser. j io Das Beschickungswasser verdampft bei einem Druck von 0,4 MPa (4 bar), und der Wasserdampf wird durch Leitung 86 zur Fabrik zur dortigen Verwendung geführt. Der im überhitzer 65 kondensierte Wasserdampf wird durch Leitung 85 geführt und in Leitung 83 mit dem in Boiler 76 eingeführten Beschickungswasser gemischt. Beim Verbrennen der getrockneten Borke im Boiler 76 wird überhitzter Wasserdampf von hohem Druck gebildet, der durch Leitung 88 zu einer oder mehreren Turbinen 66 geführt wird, die mit einem Generator 89 zur Bildung elektrischer Energie verbunden sind. Aus der Turbine wird Wasserdampf durch Leitung 67 mit einem Druck von 1,6 MPa transportiert und in zwei Ströme geteilt. Ein Teil desselben wird durch Leitung 68 zum Überhitzer 65 zur indirekten Wärmeübertragung für den Transportwasserdampf im Trocknungssystem geleitet, während der andere Teil durch _?!) Leitung 90 zur Verwendung in der Fabrik geführt wird. Der in der Turbine 66 verbleibende Wasserdampf, d.h. nach Abgabe und Umwandlung in elektrische Energie, wird bei einem Druck von 0,4 MPa durch Leitung 87 zu Leitung 86 geführt, die mit der Fabrik verbunden ist.

Um die Bedeutung der Vorbehandlung der Borke im Druckgefäß 57 zu untersuchen, wurden neben dem obigen Verfahren zwei Tests durchgeführt. Bei einem wurde die Wasserdampfbehandlung im Druckgefäß 57 weggelassen; beim anderen wurde die Borke im Druckgefäß mit Wasserdampf einer Temperatur von 105°C im Gegensatz zu der oben angegebenen Wasserdampftempera tür von 140⁰C behandelt. Nach Durchgang durch die Beschik-i kungsschraube 61 wurde der Trockengehalt der Borke mit

JDJLOJDJ. 7 /_0_7_.12.._ _.._ - - -J

25

i30 ί 35

35	,8	36.0
32	,5	31.4
43	,0	47,7

den folgenden Ergebnissen gemessen.

Tabelle 2

Trocken- ohne Zugabe v. Zugabe von 105°C Zugabe v. j gehalt; Wasserdampf in Wasserdampf zu 140 C Wasser]-Druckgefäß 57 Druckgefäß 57 dampf zu ι Gefäß 57 I

Trockengehalt; %

nach Presse 55 36,3

nach Wasserdampfbehandlung

nach Beschick.-schraube 61 38,5

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, führt die erfindungsgemäße Vorbehandlung der Borke, d.h. deren direktes Erhitzen mit Wasserdampf, zu einem wesentlich höheren Trockengehalt der Borke nach dem zweiten Pressen als ohne Wasserdampfzugabe. Selbst wenn der Energiewert des zugefügten Wasserdampfs bei der Berechnung des Energiegewinns im erfindungsgemäßen Verfahren abgezogen wird, ergibt die Vorbehandlungsstufe noch immer ein positives Ergebnis.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen und Verbrennen von Borke gemäß den obigen Angaben mit der üblichen Behandlung derselben, d.h. ihrem mechanischem Entwässern mittels Pressen auf einen Trockengehalt von 40 % und die anschließende Verbrennung in einem mit geneigtem Rost versehenen Boiler, verglichen wird, dann ist der Preis des erfindungsgemäß produzierten Wasserdampfes 35 % niedriger als derjenige bei der üblichen Behandlung der Borke. Dies I gilt auch trotz der Tatsache, daß die in Fig. 4 gezeigte, mit dem Wasserdampfboiler kombinierte Vorrichtung zu höheren Investitionskosten sowie zu einer gewissen Erhöhung der Betriebskosten im Vergleich zur üblichen Handhabung führt. Die niedrigeren Produktionskosten pro t Wasserdampf beruhen auf der Tatsache, daß man erfindungsgemäß aus derselben Borkenmenge eine wesentlich größere Wasserdampfmenge als nach dem bekannten Verfahren erhält. Weiter ermöglicht i das erfindungsgemäße Verfahren eine einfachere und billigere; Konstruktion des Wasserdampfboilers selbst, die außerdem i

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verläßlicher ist als z.B. ein Wasserdampfboiler mit geneigtem Rost. Durch die verbesserte Verbrennung der Borke von etwa 180 mg/normal m (Nm ) Abgas im Fall eines Wasserdampf«

■χ Ι

boilers mit geneigtem Rost auf etwa 40 mg/Nm Abgase beim j erfindungsgemäßen Verfahren verringert. Ein weiterer Vorteil!

eines geschlossenen Systems gemäß Fig. 4 besteht darin, daß die Abgabe von sauerstoffverbrauchenden Substanzen aufgrund einer Verdampfung des Kondensates aus der Wasserdampfreformierungsvorrichtung 78, des Preßwassers aus der hydraulischen Presse 55 sowie des Preßwassers aus der

Beschickungsschraube 61 gering ist.

Beispiel 4

In Fig. 5 wird eine Anlage zum Trocknen und Verbrennen eines nicht verrotteten Gemeindeabwasserschlammes unter

Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt.

Der Schlamm 91 stammt aus einer aktivierten Schlammanlage . und hat einen Trockengehalt von 4 %; er wird in einer übli- j chen Presse 92 auf einen Trockengehalt von 10 % entwässert. i Die Presse 92 kann z.B. durch eine Dekantierzentrifuge er- j setzt werden. Der vorentwässerte Schlamm wird zu einem ' Behälter 93 geführt, in welchem er mittels direkter Kondensation von Wasserdampf (der aus einer anschließenden Trocknungsvorrichtung 94 erhalten wird) auf 80⁰C erhitzt wird. Der Wasserdampf wird aus der Trocknungvorrichtung durch Leitung 95 und 96 transportiert; bei seiner Kondensation im Schlamm werden übelriechende Gase freigesetzt, die am Kopf von Behälter 93 gesammelt und durch die Leitung 97 zu einem Wasserdampfboiler 98 geführt werden, in welchem die Gase zusammen mit getrocknetem Schlamm und Ul verbrannt werden. Dann wird der Schlamm zu einer Bandsiebpresse 99 geführt und auf einen Trockengehalt von 37 % entwässert. Das auf der Bandsiebpresse 99 ausgepreßte Wasser wird zusammen mit dem aus Presse 92 ausgepreßten Wasser durch Leitung 100 zur aktivierten Schlammanlage zurückgeführt. Nach der abschließenden mechanischen Entwässerung wird der i Schlamm zur oben erwähnten Trocknungsvorrichtung 94 geführt. ,

0 3.0 OJ7_./JL7JL2— '

Diese besteht aus einem Druckgefäß mit drei axial angeordneten Transportschrauben, die so konstruiert sind, daß sie sich gegenseitig bei Rotation reinigen und als druck-5 dichte Schleusen bei Beschickung und Entfernung des Schlammes zur bzw. von der Trocknungsvorrichtung 94 dienen. Wärme wird indirekt zur Trocknungsvorrichtung 94 durch Abziehen von Wasserdampf bei einem Druck von 0,9 MPa (9 bar) aus ι Turbine 102 und Transport durch Leitung 103 zu den hohlen ; io Transportschrauben, in denen der Wasserdampf kondensiert wird, zugefügt. Ein Teil des Wasserdampfes in Leitung 103 wird über Leitung 104 zum Mantel des Druckgefäßes geführt, I wo der Wasserdampf kondensiert wird. Der Druck des Wasser- ! dampfes in der Trocknungsvorrichtung 94, d.h. wb der Schlamm i15 gehalten wird, betrag 0,2 MPa (2 bar). Bei einer derartigen, Kontakttrockner genannten Trocknungsvorrichtung ist es

^: wesentlich, daß eine gute Wärmeleitung zwischen den Schrauben ; und dem Schlamm erreicht wird. Bei Entfernung aus der ! Trocknungsvorrichtung 94 hat der Schlamm einen Trockengehalt j 20 von 90 %; er wird als fein zerteiltes Pulver abgegeben und : mittels Ventilator 105 durch Leitung 106 zu einer Zyklonvorrichtung 107 geführt, in welcher der pulverförmige ■ Schlamm abgetrennt und durch Leitung 108 weiter zum Ofen i des Wasserdampfboilers 98 geleitet wird. Im Wasserdampf-2 <> boiler 98 wird der Schlamm zusammen mit Ul verbrannt; im

Boiler 98 wird überhitzter Wasserdampf von hohem Druck gej bildet, der durch Leitung 109 zu einer oder mehreren Turbinen

102 geführt wird, die mit einem Generator zur Bildung j elektrischer Energie verbunden sind.Wie bereits früher angeln geben, wird der Wasserdampf aus Turbine 102 abgezogen und

als indirekt heizender Wasserdampf durch Leitung 103 und • 104 zur Trocknungsvorrichtung 94 geführt. Der in der Turbine j nach Entfernung und Umwandlung in elektrische Energie i verbleibende Wasserdampf wird durch Leitung 111 zu einem _ge-I₃₅ sonderten Wärmekondensator 112 geführt, wo er kondensiert. j Das Kondensat wird durch Leitung 113 als Beschickungswasser zum Wasserdampfboiler 98 zurückgeführt. Ein Teil des in der j Trocknungsvorrichtung 94 gewonnenen Wasserdampfs wird, wie j

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bereits erwähnt, durch Leitung 95 und 96 zum Vorbehandlungsbehälter 93 geflhrt. Der restliche, in Trocknungsvorrichtung
94 gewonnene Wasserdampf wird durch Leitung 115 zu der (nichjt

& dargestellten) Aktivschlammanlage geleitet. In dieser Anlage, die u.a. bestimmt Bassins enthält, kommt das Abwasser
mit Aktivschlamm und Luft in Berührung. Um eine hohe Wachstumsgeschwindigkeit des Schlamm in den Bassins zu erreichen,j wird die Luft mit dem gewonnenen Wasserdampf erhitzt, j

to wodurch man auch eine erhöhte Temperatur des Wassers in den j Bassins erreicht. '

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, wird dem Boiler; Ul zugefügt und zusammen mit dem getrockneten Schlamm ver- ;

is brannt. Da der Trockengehalt des Schlammes zu Beginn sehr j niedrig ist und von der physikalischen Struktur des Schlam- j mes abhängt, ist es nicht möglich, den Schlamm zu trocknen ί und anschließend bei der Verbrennung so viel Energie zu j gewinnen, daß diese für die gesamte Schlammbehandlung aus-

reicht, sondern man muß immer Energie von außen zufügen, _t was gewöhnlich in Form von öl geschieht. Dadurch war die j Schlammbehandlung immer mit Kosten verbunden. In Abhängig- I keit von der Art des Schlammes und seinem Trockengehalt sind * zwischen 0,5 bis 1,o kg öl/kg Trockenschlamm in einem UbIi- j chen Verfahren zum Trocknen und Verbrennen notwendig. Bei j Untersuchung der Kosten für eine übliche Schlammbehandlung,
z.B. aus Entwässern desselben in einer Dekantierzentrifuge
und Trocknen und Verbrennen in einem mehrstufen Ofen sowie
Aschenabscheidung stellt man fest, daß diese etwa 500 SwKr

m pro t Trockenschlamm betragen. Bei Behandlung des Schlammes
nach dem in Fig. 5 gezeigten, d.h. erfindungsgemäßen Verfahren hat sich gezeigt, daß diese Kosten um 25 % gesenkt
werden können. Erfindungsgemäß werden weiterhin die Abgabe
übler Gerüche vermieden und das Problem von nicht verbrann-

tem Staub verringert. *

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Claims

atentansprüche

1J- Verfahren zur Trocknung und Verbrennung fester Brennstoffe aus wasserhaltigen, organischen Materialien, wie Borke, Torf usw. zur verbesserten Energieverwendung, bei welchem das wasserhaltige Material von festen Verunreinigungen, wie Steine und Metall, befreit, in einer oder mehreren Stufen mechanisch entwässert und gegebenenfalls in grobe und/oder fein zerteilte Teilchen disintegriert, j getrocknet und in einer Energie/Helz-Anlage verbrannt ; 10 und vor der abschließenden mechanischen Entwässerung direkt i

I ' i

j mit Wasserdampf aus der Trocknungsanlage erhitzt wird, in ! welcher das Trocknungsmedium aus überatmosphärischem Wasser

dampf besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserdampf, i der in der Energie/Wärme-Anlage gebildet wird, nach Durchi is gang durch eine oder mehrere Turbinen als indirektes Heiz- * medium für den Wasserdampf in der Trocknungsanlage ver-I wendet wird.

; 2.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ¹ der Trockengehalt des organischen Materials beim direkten 2o Erhitzen mit Wasserdampf auf über 10 % gebracht wird.

j 3.- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, ί daß das organische Material nach der abschließenden mechani-I sehen Entwässerung disintegriert wird.

' 4,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,! j daß das orgalsche Material nach dem Trocknen fein disinte- ! griert wird.

30 5.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Material so weit getrocknet wird, daß der Trockengehalt beim Verbrennen über 90 % liegt. j

6,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeich- ·

j i

;₃₅ net, daß das organische Material vor dem Verbrennen auf einej j Teilchengröße unter 3 mm, vorzugsweise unter 1 mm, disintegriert wird.

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ORlGiNAL !,\brcüTED

7.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme in der Trocknungsanlage mittels Konvektion übertragen wird, wenn das organische Material aus Borke oder Torf besteht.

8.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme in der Trocknungsanlage im wesentlichen durch Konduktion übertragen wird, wenn das organische j Material aus Schlamm besteht.

j ίο Der Patentanwalt:

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