DE3047060A1

DE3047060A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen und verbrennen von schlaemmen

Info

Publication number: DE3047060A1
Application number: DE19803047060
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Phys. Dr. Klein; Peter Ing.(grad.) 4300 Essen Schulz
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1980-12-13
Filing date: 1980-12-13
Publication date: 1982-07-22
Also published as: FR2496085A1; FR2496085B1; JPS57124609A; DE3047060C2; CH656114A5

Description

BERGWERKSVERBAND GMBH

VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG

4300 Essen 13 (Kray), 08.12.198

Franz-Fischer-Weg 61 Telefon (0201) 105-1

A 8/Schu-Be

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen und Verbrennen von

Schlämmen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen und Verbrennen von Schlämmen unter Verwendung einer mit einem Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut versehenen Wirbelschicht.

Die Trocknung und Verbrennung von Schlämmen ζ. B-. aus Kläranlagen gewinnt als Lösung eines Umweltproblemes zunehmend an Bedeutung. Zur Bereitstellung der für den Trocknungsprozeß notwendigen Energie ist es möglich, die im Schlamm chemisch gebundene Wärme durch Verbrennung des Schlammes zu nutzen.

Es ist bekannt, den feuchten Schlamm einer Wirbelschicht von einem Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut, z. B. Sand, aufzugeben und den feuchten Schlamm in dieser Wirbelschicht zu trocknen und zu verbrennen. Das Wirbelgas, das der Wirbelschicht entweicht, ist mit den heißen Verbrennungsabgasen vermischt und wird in dem Umfang der Wirbelschicht als diese betreibendes Wirbelgas zugeführt, welcher zur Aufrechterhaltung

der gewünschten Wirbelbedingungen notwendig ist; dabei wird die fühlbare Wärme des Verbrennungsabgases für den Trocknungsprozeß in der Wirbelschicht zum Teil weiterverwendet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der gesamte, in der Wirbelschicht freiwerdende Wasserdampf des feuchten Schlammes mit auf das hohe Temperaturniveau bei der Schlammverbrennung gebracht werden muß. Zur Bereitstellung der dafür benötigten Energie ist im allgemeinen eine zusätzliche Zufuhr von Heizgasen in die Wirbelschicht notwendig. Darüber hinaus wird die Wirbelschicht zwangsläufig auf einer höheren Temperatur betrieben, als dies zur Trocknung notwendig ist, und die dabei entstehenden Gase, die nicht als Wirbelgas im Kreislauf geführt werden, werden auf einem entsprechend hohen Temperaturniveau abgeführt, ohne daß deren fühlbare Wärme hinreichend sinnvoll genutzt werden kann.

Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu verwirklichen, wobei die zur Trocknung des Schlammes notwendige Wärmeenergie ausschließlich durch die Verbrennung des Schlammes bereitgestellt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in bezug auf ein Verfahren der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Damit ist eine Trocknungsbehandlung aller brennbare Stoffe enthaltenden Schlämme möglich.

Als Schlämme kommen z. B. Klärschlämme, wie Frisch-Faulschlamm, Faulschlamm von Siebbandpressen oder aus Trockenbeeten infrage. Der Gehalt an Trockensubstanz liegt nach einer Vorentwässerung

in der Regel zwischen 10 und 40 %. Die Aschegehalte solcher Trockensubstanzen bewegen sich in der Regel zwischen 50 und 85 %. Der Heizwert.von Schlämmen kann, z. B. je nach Aschegehalt, recht verschieden sein; z. B. betrug der obere Heizwert bei hier unter anderem untersuchten Faulschlammen etwa 23.000 kJ/kg aschefreier Trockensubstanz.

Als Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut kommt unter anderem Sand in Frage. Ein solches Schüttgut hat eine mehr oder minder gleichmäßige Korngrößenverteilung, wobei die Auswahl der Korngrößen sich nach den für Wirbelschichten bekannten Kriterien richtet. Dabei ist bezüglich des mittleren Korndurchmessers und des Schüttgewichtes darauf zu achten, daß die diesen Eckwerten entsprechende Wirbelgasgeschwindigkeit so groß ist, daß das Wirbelgas auch in der Lage ist, den Schlamm beim Trocknen durch die Wirbelschicht hindurch nach oben zu führen und ihn möglichst auch noch pneumatisch aus dem Wirbelschichtofen auszutragen. Bevorzugt wird Quarzsand mit einer Körnung von 1-2 mm; dabei werden umso bessere Ergebnisse erzielt, je enger das Kornspektrum ist, und es empfiehlt sich eine entsprechende Aussiebung vor der Verwendung. Darüber hinaus ist chemische Neutralität des Schüttgutes gegenüber dem zu trocknenden Schlamm und der Wirbelgasatmosphäre erwünscht.

Das Schüttgut fördert eine disperse Verteilung des Schlammes und verhindert damit von vornherein das.Auftreten von Agglomerationen. Erfindungsgemäß soll der Schlamm im unteren Bereich der Wirbelschicht eingespeist werden, wobei vorzugsweise die Einspeisestellen etwas höher als die Einführstolle

für das Wirbelgas (Anströmboden) liegen, da sich herausgestellt hat, daß durch diese Maßnahme eine gleichmäßigere Schlammverteilung über die Querschnittsfläche der Wirbelschicht erreicht wird. Die Förderung des Schlammes unter gleichzeitiger Trocknung durch das wirbelnde Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut hindurch soll nicht zu schnell erfolgen, so daß ein gründlicher Wärmeübergang zwischen dem Wirbelgas und dem Schlamm bzw. dem Schüttgut und dem Schlamm möglich ist, so daß der gewünschte Trocknungsgrad auch wirklich erreicht wird.

Die Abführung des getrockneten Schlammes zusammen mit dem Wirbelgas von oberhalb der Wirbelschicht kann auf verschiedenste Weise erfolgen, wobei es bevorzugt wird, daß das abströmende Wirbelgas die getrockneten Schlammpartikel mitreißt. Dieser Gas/Feststoff-Massenstrom wird in einem nachgeschalteten Feststoff abscheider in Gas und Feststoff getrennt; hierfür dient in der Regel ein an sich bekannter Zyklon.

Die Trockensubstanz wird nachfolgend z. B. über eine Zellradschleuse, vorzugsweise einen Zwischenbunker, aufgegeben, von dem auf sie z.*B. mit Hilfe eines Ejektors oder ebenfalls mittels einer Zellradschlcuse einem an sich bekannten Feststoffbrenner zugeführt wird; für letzteren eignen sich im Prinzip alle auf dem Markt erhältlichen Feststoffbrenner. Hierin werden die getrockneten Schlammpartikel, z. B. unter Zufuhr von Luft, die auch vorgewärmt sein kann, bei Temperaturen von in der Regel zwischen 1.200 und 1.800°C verbrannt. Die Rückstandsasche wird zusammen mit dem heißen Verbrennungsabgas aus dem Brenner ausgetragen und in einem nachgeschalteten Abscheider ausgeschleust. Dadurch gelangt ein im wesentlichen

aschefreies, heißes Verbrennungsabgas zum Anströmboden der Wirbelschicht, welcher durch dieses Gas die für die Schlammtrocknung notwendige Wärme zugeführt wird.

Ein typischer Wert für die Restfeuchte liegt bei < 3 Gew.-%. Bei unterschiedlichen Wassergehalten des Schlammes wird die Einhaltung eines solchen Wertes vorzugsweise durch Variation der Wirbelgastemperatur unterhalb des Anströmbodens erreicht. Die Höhe einer solchen Wirbelschicht richtet sich, unabhängig von der Größe der Anströmfläche, nach der maximalen gewünschten Restfeuchte, die der getrocknete Schlamm noch haben darf. Dabei kommen als Wirbelschichthöhen bei der Verwendung von Sand als Schüttgut z. B. 500 - 800 mm in Frage.

Die Aufgabe des Schlammes erfolgt durch ein geeignetes Förderorgan, vorzugsweise aus einem Vorratsbunker heraus.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das in dem der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffabscheider anfallende Wirbelgas zumindest teilweise den heißen Verbrennungsabgasen zugemischt. Dadurch ist es möglich, der Wirbelschicht die genau benötigte Gasmenge zuzuführen und die Gärtemperatur auf dem für die Trocknung besten Niveau einzustellen. Dabei sollen diese Temperaturen nicht zu hoch liegen, um die Wärmeverluste des die Wirbelschicht verlassenden Wirbelgases in Grenzen zu halten; Temperaturen für das in die Wirbelschicht eintretende Wirbelgas von 500-800⁰C haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.

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Das zuzumischende Gas kann alternativ oder kummulativ an verschiedenen Stellen den heißen Verbrennungsabgasen zugemischt werden; so z. B. im Bereich des Feststoffbrenners, um dort eine ggf. notwendige Abgaskühlung zur Materialschonung zu erreichen. Es ist aber auch sinnvoll, eine Zumischung vor dem Ascheabscheider vorzunehmen, sofern dieser eine maximal zulässige Betriebstemperatur hat, wobei die Auslegung dann natürlich den erhöhten Gasstrom berücksichtigen muß. Und schließlich kann auch eine direkte Zumischung im Bereich des Wirbelschichtofens erfolgen, vorzugsweise in einer bezüglich der Temperatur homogenisierend wirkenden Mischkammer.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das in dem der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffabscheider anfallende Wirbelgas zumindest teilweise in einer Kondensationsstufe vom Wasserdampf befreit werden. Hierdurch wird vermieden, daß überschüssiges, also nicht im Kreislauf geführtes Wirbelgas allzu viel Dampf an die Atmosphäre abgibt; außerdem bzw. alternativ wird die Aufnahmefähigkeit des im Kreislauf geführten Wirbelgases für die Feuchtigkeit des Schlammes dadurch verbessert.

Wegen eines solchen Kondensationsvorganges empfiehlt sich natürlich ebenfalls eine nicht: allzu hohe Wirbelgastemperatur beim Austritt aus der Wirbelschicht, da sonst unnötig intensiv gekühlt werden müßte.

Besonders empfiehlt sich, wenn erfindungsgemäß die dem Feststoff brenner zugeführte Verbrennungsluft,vorzugsweise unter Kühlung der Kondensationsstufe vorgeheizt wird. Hierdurch werden Energieverluste minimiert. Vor allem bei Schlämmen mit geringem Heizwert hat sich die Vorheizung als besonders wichtig erwiesen.

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Zum Anfahren oder Warmhalten der Schlammtrocknungs- und Verbrennungsanlage empfiehlt es sich, daß erfindungsgemäß der Feststoffbrenner mit einem gesondert zugeführten Brennstoff betrieben wird. Dabei kann es sich auch um Gas oder Öl oder um getrockneten Schlamm aus einem Vorratsbehälter handeln. Eine solche Fremdenergie ist jedoch nur zu den genannten Zwekken vonnöten und erübrigt sich im normalen Trocknungs/Verbrennungs-Prozeß, wobei natürlich nicht auszuschließen ist, daß bei kurzzeitigem Bedarf größerer Wärmemengen z. B. aufgrund einer zwischenzeitlich unzureichenden Vorentwässerung des Schlammes durch zusätzliche Verbrennung eines dem Feststoffbrenner zugeführten Fremdbrennstoffes die nötige Wärmemenge ergänzt wird.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn erfindungsgemäß für die Abgabe an die Atmosphäre unerwünschte Bestandteile des nicht im Kreislauf geführten Wirbelgases nachverbrannt oder in Biobecken wie den Belüftungsbecken von Kläranlagen rückgeführt werden. Dadurch entfällt eine zusätzliche Nachbehandlung und es wird eine Abgabe solcher Gase an die Atmosphäre vermieden bzw. dem getrockneten Abschlamm entzogene brennbare Wertstoffe weiterverwendet. Im Abgas vorhandene Schadstoffe werden im Belüftungsbecken biologisch abgebaut.

Sofern Abschlämme einen relativ niedrigen Heizwert aufweisen, empfiehlt es sich, erfindungsgemäß eine entsprechend verstärkte mechanische Vorentwässerung des Abschlammes vorzunehmen; dies geschieht z. B. auf einer vorzugsweise kontinuierlich arbeitenden Siebbandpresse. Dabei bedeutet "relativ niedriger Heizwert" z. B. bis 5000 kJ pro kg aschehaltiger Trockensubstanz, wobei dann der Schlamm auf einen Trockensubstanzgehalt von 30 bis 35 % vorentwässert sein sollte.

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Die gestellte Aufgabe wird in bezug auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens in bezug auf die Wirbelschicht durch einen an sich bekannten, länglichen, von unten angeströmten Wirbelschichtofen mit auf seine Längsausdehnung verteilten, mehreren Schlamm-Aufgabestellen gelöst. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Länge-zu-Breite-Verhältnis des Wirbelschichtofens größer/gleich 4 ist. Dadurch wird eine besonders gute Ausnutzung der Anströmfläche bezüglich der Wärmeenergie und in bezug auf die Schlammverteilung erreicht; dabei war überraschend, daß durch Anwendung mehrerer verschiedener Aufgabestellen keine negative gegenseitige Beeinflussung festgestellt wurde.

Als besonders vorteilhaft haben sich, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, seitlich in den Wirbelschichtofen eingeführte Schlamm-Aufgabelanzen erwiesen. Diese sind vorzugsweise derart beschaffen, daß sie punktuelle Schlammaufgabe vermeiden, was z. B. durch ein Rohr verwirklicht werden kann, welches in Strömungsrichtung des Wirbelgases durch eine starke Abschrägung eine vergrößerte Austrittsfläche an seinem Ende aufweist. Dadurch wird die Eintrittsgeschwindigkeit des Schlammes in den Wirbelschichtofen vermindert und eine Flächenverteilung erreicht. Insbesondere werden auswechselbare Lanzen bevorzugt.

Die Höhe der Schlamm-Aufgabestellen über dem Anströmboden beträgt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung etwa von 1/20 bis 1/5 der Wirbelschichthöhe. In dem bereits oben beschriebenen Fall würde eine Höhe von 100 mm besonders günstig sein. Hüherliegendo Aufgabestellen vermindern die Verweilzeit und den Trocknungsgrad des Schlammes im Wirbelschichtofen, während

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geringere Höhen die Gefahr von Verbackungen und Verkrustungen des Anströmbodens entstehen lassen können; im letzteren Fall würde die dispergierende Wirkung des Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgutes vermindert sein.

Es hat sich herausgestellt, daß, im Gegensatz zum den nach dem Stand der Technik üblichen, sich erfindungsgemäß ein als Rost ausgebildeter Anströmboden besonders empfiehlt. Die bisher verwendeten Systeme einer Gasumlenkung, z. B. durch Glocken oberhalb der Gasaustrittsstellen, sind insoweit nämlich von Nachteil, als s.ie den Durchtritt von im Wirbelgas noch vorhandenen Feststoffteilchen behindern; dies wird durch einen Rost, vorzugsweise einen Roststabboden, vermieden. Dadurch braucht die Abscheidung aus den heißen Verbrennungsabgasen nicht hundertprozentig zu sein, wenngleich es unerwünscht ist, zu hohe Aschebestandteile im Kreislauf durch die Anlage zu führen. Andererseits wurde aber überraschenderweise kein Durchfall von Wirbelgut durch den Anströmboden - vor allem wenn es sich um einen Roststabboden handelte - beobachtet.

Schließlich hat es sich als energie- und apparatemäßig besonders günstig erwiesen, wenn erfindungsgemäß eine Gasmischkammer unterhalb des Anströmbodens im Wirbelschichtofen vorhanden ist, was nämlich zu einer temperaturmäßigen Homogenisierung des Wirbelgases führt und ein zusätzliches Apparateteil, nämlich eine gesondert dem Wirbelschichtofen vorgeschaltete Gasmischkammer, vermeidet.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden

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Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/ oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schlamm-Aufgabelanze, zum Teil im Schnitt.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Wirbelschichtofen, in dem von einem Vorratsbunker 2 aus über ein Förderorgan 3 und eine oder mehrere Schlamm-Aufgabestellen 4 der zu behandelnde Schlamm zugeführt wird. Bei dem Förderorgan 3 kann es sich um eine Dosiervorrichtung, wie z. B. eine Schrägscheibenpumpe, handeln. Der Wirbelschichtofen hat z. B. einen rechteckigen Querschnitt mit einem Länge-zu-Breite-Verhältnis von vorzugsweise 4 : 1 oder größer.

Oberhalb eines Anströmbodens 5 wirbelt eine Auflockerungs/ Wärmeträger-Schüttgutschicht, die vorzugsweise aus Quarzsand gleichmäßiger Körnung von z. B. 1 - 2 mm besteht und eine Höhe von 500 - 800 nun aufweist.

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Heißes Wirbelgas strömt durch den Anströmboden 5 in die Wirbelschicht und weist vorzugsweise einen sehr geringen, möglichst aber gar keinen Sauerstoffanteil auf. Übliche Wirbelgasgeschwindigkeiten liegen dabei zwischen 1 und 2 m/s, während die Temperaturen in der Regel zwischen 500 und 800 C betragen.

Der zu trocknende Schlamm, der bereits vor seiner Aufgabe in den Wirbelschichtofen, ζ. B. in dem Förderorgan homogenisiert und ggf. zerkleinert wurde, weist nach Trocknung und nachfolgender Gasabscheidung z. B. in einem Zyklon 6 einen mittleren Partikeldurchmesser von ca. 500 um und eine Dichte von ca. 2000 kg/m³ auf.

Über Leitung 7 wird der getrocknete Schlamm ggf. unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Vorratsbunkers mit Vorgeschalteter Zellradschleuse in geeigneter, an sich bekannter Weise einem Feststoffbrenner 8 aufgegeben. Letzterer wird vorzugsweise über Leitung 9 mit vorerhitzter Luft versorgt, welche z. B. nach Passieren eines Vorfilters 10 und Gebläses einen Wärmetauscher 12 gekühlt hat.

Der Feststoffbrenner 8 kann mit einer zusätzlichen Zufuhrleitung 13 für einen weiteren Brennstoff, z. B. Gas oder Öl, versehen sein, um ein Anfahren oder Warmhalten der gesamten Anlage damit zu ermöglichen.

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Die heißen Verbrennungsabgase verlassen zusammen mit den zurückgebliebenen Aschebestandteilen des verbrannten Schlammes den Feststoffbrenner 8 über Leitung 14 und gelangen in einen Gasabscheider 15. Dort wird die Asche über Leitung 16 weitgehend ausgetragen, während die heißen Verbrennungsabgase über Leitung 17 in den Wirbelschichtofen 1 unterhalb des Anströmbodens 5 und von dort in die Wirbelschicht gelangen.

Die im Zyklon 6 vom Feststoff befreiten Wirbelgase werden über Leitung 18, die mit einer Regelklappe 19 versehen sein kann, dem Wärmetauscher 12 zugeführt, in welchem eine weitgehende Kondensation des im Wirbelgas enthaltenen Wasserdampfes erfolgt, bevor über Gebläse 20 eine Rückführung der so behandelten Wirbelgase über Leitungen 21, 22 unter Zwischenschaltung einer Regelklappe 23 erfolgt und alternativ oder kumulativ über Leitungen 21, unter Zwischenschaltung einer Regelklappe 25 in Leitung 14. Darüber hinaus ist natürlich auch eine Einführung.dieser Gase in den Feststoffbrenner 8 (nicht dargestellt) denkbar.

In einer innerhalb des Wirbelschichtofens 1 unterhalb des Anströmbodens 5 angeordneten Gasmischkammer 26 können die verschiedenen Gasströme homogenisiert werden.

Nicht im Kreislauf geführtes Wirbelgas, welches mengenmäßig in etwa der dem Verbrennungsprozeß zugeführten Luft - vermehrt um den durch die Trocknung freigesetzten Wasseranteil des Schlammes entspricht, wird über Leitung 27 und Regelklappe 28 aus dem Prozeß ausgeschleust und z. B. einer Nachverbrennung zugeführt oder z. B. in Biobecken einer Kläranlage zurückgeleitet.

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Die Energiebilanz der gesamten Vorrichtung ist in der Regel positiv, da die im Schlamm in der Regel gebundene chemische Wärme durch diesen Prozeß besonders gut genutzt wird. Bei Schlämmen mit besonders hohem Heizwert kann der getrocknete Schlamm zu einem entsprechenden Teil auf andere Weise als durch Verbrennung sinnvoll verwertet werden oder die überschüssige Wärmeenergie in eine andere Energieform in an sich bekannter Weise umgewandelt werden, oder aber die Vorentwässerung des Schlammes wird weniger weitgehend vorgenommen, was auch in diesem Bereich zu einem Nutzen führen kann. Bei Schlämmen mit relativ geringem Heizwert wird, wie bereits erwähnt, die vorzugsweise mechanische Vorentwässerung so weit getrieben, daß die für die Schlammtrocknung notwendige Wärmemenge allein aus der Schlammverbrennung bereitgestellt werden kann.

In Figur 2 werden durch 29 und 30 die Seitenwände eines Wirbelschichtofens 1 im Ausschnitt dargestellt, wobei eine Schlammaufgabelanze 31 in Richtung des Pfeiles 32 vom zu trocknenden Schlamm durchströmt wird und durch eine schräg nach oben gerichtete längliche Mündungsöffnung 33 diesen in die Wirbelschicht 34 entläßt, welche in Richtung des Pfeiles 35 von Wirbelgas durchströmt, wird. üo1i:Ik; üchlammaufcjabulanzen sind vorzugsweise gestaffelt quer zur Bildebene angeordnet, wobei die in Fig. 2 dargestellte Ansichtsseite die Schmalseite des Wirbelschichtofens 1 darstellt.

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BAD ORIGINAL Ausführungsbeispiel

Es stand eine, im Prinzip der Figur 1 entsprechende, Versuchsanlage zur Verfügung. Es wurde ein Wirbelschichtofen (WSO) verwendet mit einer rechteckigen Anströmfläche (Anströmboden) mit einer Länge von 0,75 m und einer Breite von 0,2 m in Form eines gasdurchlässigen Rostes mit über die Fläche verteilten, einfachen Durchbrechungen. Vier Schlammaufgabestellen waren über die Längsseite gleichmäßig in einer Höhe von 100 mm über den Anströmboden verteilt; es handelte sich dabei um Aufgabelanzen gemäß Figur 2 mit einem um 30° gegenüber der Horizontalen nach oben geneigten Mündungsöffnung etwa in der Mitte über dem Anströmboden.

Der WSO war mit Quarzsand einer Körnung von 1-2 mm mit einer Schichthöhe von 0,6 m im Ruhezustand gefüllt.

Wirbelgas trat mit einer Temperatur von 590 C durch den Anströmboden und hatte eine auf den freien Querschnitt des WSO bezogene Geschwindigkeit von 1,2 m/s - bezogen auf eine Temperatür von 250 C und Atmosphärendruck - . Das Wirbelgas setzte sich zu 25 % aus durch die Verbrennung von getrocknetem Schlamm erhaltenen Verbrennungsgasen mit einer Temperatur von ca. 1700 C und im übrigen aus dem hinter dem der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffabscheider anfallenden Wirbelgas mit einer Temperatur von ca. 180° C zusammen.

Während d<>s SchlainmLrocktnmgubotriobes im WSO stellte sich eine Höhe der Quarzsand-Wirbelschicht von zwischen 0,7 und 0,8 m ein

BAD ORIGINAL

und das den WSO zusammen mit dem getrockneten Schlamm verlassende Wirbelgas hatte eine Temperatur von etwa 250° C.

Der zu behandelnde Schlamm war ein Faulschlamm aus einer kommunalen Kläranlage, der auf 29 % Trockensubstanzgehalt mechanisch vorentwässert war und einen Heizwert von 10.130 kJ/kg Trockensubstanz bei einem Aschegehalt der Trockensubstanz von 48,7 % aufwies. - Über die Versuchszeit von 5,3 h wurden im Mittel 118 1 Schlamm pro h dem WSO aufgegeben.

Die Abscheidung der Trockensubstanz aus dem den WSO verlassenden Wirbelgas erfolgte in einem Aero-Zyklon mit tangentialem Gaseintritt. Der Abscheidegrad betrug ca. 83 %, bezogen auf die den WSO verlassende Trockensubstanz. Die Restfeuchte der Trockensubstanz betrug etwa 1,8 %.

Die Verbrennung der Trockensubstanz erfolgte in einem einfachen Feststoffbrenner mit einem inneren Durchmesser von etwa 300 mm, einem tangentialen Trockensubstanzeinlaß für pneumatische Feststoff auf gäbe und einem stirnseitigen Luftanschluß mit vorgeschaltetem Gebläse. Im Austrittsbereich der Verbrennungsgase aus der Brennkammer wurde der erwähnte, rückgeführte Gasstrom zugemischt. In einem nachgeschalteten Zyklon gleicher Bauart wie der vorgenannte wurden die Verbrennungsrückstände zu etwa 80 % abgeschieden. Letztere bestanden zu 80 % aus Asche - die Verbrennung der Trockensubstanz war also nicht vollständig. Das den letztgenannten Zyklon verlassende Gasgemisch wurde dem WSO zusammen mit den nicht abgeschiedenen Feststoffteilchen als Wirbelgas zugeführt.

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Das in dem der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffabscheider anfallende Wirbelgas wurde ungekühlt zu etwa 60 % zum Feststoff brenner zur Herstellung des Mischgases zurückgeführt. Der Rest diente in einem Wärmetauscher zur Vorwärmung der Verbrennungsluft, die etwa 70 Nm /h und eine Temperatur von 115 C erreichte, wobei sich das Restgas auch auf 130 C abkühlte- Letzteres wurde nachfolgend einer allgemein bekannten thermischen Nachverbrennung zugeführt.

Bei diesem Prozeß wurde also keine thermische Fremdenergie benötigt. Vielmehr fiel sogar in dem dem Feststoffbrenner nachgeschalteten Zyklon ein Rückstand mit einem Rest an Heizwert an und auch das nachzuverbrennende Restwirbelgas hatte noch einen gewissen, hier aber nicht ermittelten Heizwert, obwohl nur 83 %
der in dem dem Feststoffbrenner vorgeschalteten Zyklon anfallenden Trockensubstanz im Feststoffbrenner verbrannt wurden,
während die übrigen 17 % Trockensubstanz einer anderweitigen
Verwendung zugeführt werden konnten.

Die Gesamtanlage wurde durch Verbrennung von Erdgas angefahren und so lange damit betrieben, bis genügend Trockensubstanz für die Einspeisung und Verbrennung angefallen war. Zu diesem
Zeitpunkt wurde die Erdgaszufuhr abgeschaltet und der Brenner auf Feststoffverbrennung umgestellt.

ΙΛ

Leerseite

Claims

BERGWERKSVERBAND GMBH VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG 4300 Essen 13 (Kray), 08.12.198 Franz-Fisdier-Weg 61 Telofon (0201) 105-1 A 8/Schu-Be Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen und Verbrennen von Schlämmen Patentansprüche

1. Verfahren zum Trocknen und Verbrennen von Schlämmen unter Verwendung einer mit einem Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut versehenen Wirbelschicht, dadurch gekennzeichnet, daß

1.1 der Schlamm in den unteren Bereich der Wirbelschicht eingespeist und

1.2 unter gleichzeitiger Trocknung durch das wirbelnde Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut hindurch nach oben gefördert und

1.3 gemeinsam mit dem Wirbelgas von oberhalb der Wirbelschicht abgeführt sowie

2. in einem nachgeschalteten Feststoffabscheider vom Wirbelgas getrennt und

nachfolgend in einem an sich bekannten Feststoffbrenner verbrannt sowie

nachfolgend die Verbrennungsrückstände von den heißen Verbrennungs- gasen weitgehend abgetrennt wird und letztere der Wirbelschicht als das wärmeliefernde Wirbelgas für die Schlammtrocknung zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß das in dem der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffabscheider anfallende Wirbelgas zumindest teilweise den heißen Verbrennungsabgasen zugemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffabscheider anfallende Wirbelgas zumindest teilweise in einer Kondensationsstufe vom Wasserdampf befreit wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Feststoffbrenner zugeführte Verbrennungsluft vorgekühlt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffbrenner zum Anfahren oder Warmhalten der Schlammtrocknungs- und Verbrennungsanlage mit einem gesondert zugeführten Brennstoff betrieben wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abgabe an die Atmosphäre unerwünschte Bestandteile des nicht im Kreislauf geführten Wirbelgases nachverbrannt oder in Biobecken rückgeführt werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schlämmen mit relativ niedrigem Heizwert eine entsprechend verstärkte mechanische Vorentwässerung erfolgt.

8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem

der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten länglichen, von unten angeströmten Wirbelschichtofen (1) mit auf seine Längsausdehnung verteilten mehreren Schlamm-Aufgabestellen (4).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch seitlich in den Wirbelschichtofen (1) eingeführte Schlamm-Aufgabelanzen (31).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Höhe der Schlamm-Aufgabestelle (4) über dem Anströmboden (5) von etwa 1/20 bis 1/5 der Wirbelschichthöhe.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch einen als Rost ausgebildeten Anströmboden (5).

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch eine Gasmischkammer (26) unterhalb des Anströmbodens (5).