AT413602B

AT413602B - Vorrichtung und verfahren zum trocknen einer substanz, insbesondere klärschlamm

Info

Publication number: AT413602B
Application number: AT0133603A
Authority: AT
Inventors: Johannes Dipl Ing Dr Kappel; Manfred Dipl Ing Dr Winter
Original assignee: Andritz Ag Maschf
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2006-04-15
Also published as: ATA13362003A

Description

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AT 413 602 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen einer Substanz, insbesondere Klärschlamm, mit einem Kreislauf umfassend einen Trommeltrockner, einen ersten Wärmetauscher, aus welchem dem Trommeltrockner Trocknungsgas zugeführt wird, und einen an den Trommeltrockner anschließenden Staubabscheider, der wieder mit dem ersten Wärmetauscher verbun-5 den ist, und mit einem nach dem Staubabscheider angeschlossenen Kondensator, wobei der Kondensator zwei Ableitungen für Gas aufweist, von denen die erste Ableitung zum ersten Wärmetauscher führt und die zweite Ableitung vom Kondensator zum Brenner führt, der den ersten Wärmetauscher beheizt. io Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Trocknen einer Substanz, bei dem Trocknungsgas für die Substanz in einem Kreislauf von einem ersten Wärmetauscher zu einem Trommeltrockner, einem Staubabscheider und wieder zum ersten Wärmetauscher zurück geführt wird, und bei dem in einem an den Kreislauf angeschlossenen Kondensator Kondensat aus dem Trocknungsgas abgeschieden wird, wobei wenigstens ein Teil des Trocknungsgases 15 aus dem Kreislauf durch den Kondensator und wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.

Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind aus der EP 457 203 A bekannt. Diese Vorrichtung und dieses Verfahren sind zwar hinsichtlich der Investitions- und Betriebskosten günstig, weisen aber ein höheres Risiko von Bränden und Explosionen auf, da mit einem 20 höheren Temperaturniveau in der Trommel gearbeitet werden muss. Dies führt zwangsweise auch zu einer höheren Granulattemperatur, auch außerhalb des inerten Bereiches. Eine Ansammlung von brennbaren Gasen im Kreislauf erhöht das Risiko von Explosionen. Die dieses Risiko verringernde Inertisierung des Trocknungsgases erfolgt beim Stand der Technik nur über Wasserdampf. Wegen der erforderlichen höheren Luftfeuchtigkeit ist bei gleicher Trocknungs-25 leistung eine längere Verweilzeit in der Trommel und dadurch eine größere Trommel erforderlich. Beim An- und Abfahren der Anlage muss der Wasserdampfgehalt durch Einspritzen von Wasser erzeugt werden, was wiederum den Energieverbrauch gegenüber Normalbetrieb erhöht und somit einen Teil der oben erwähnten Einsparungen kompensiert. Weiters sind derartige Anlagen ebenfalls bereits aus der AT 402 636 B bekannt, wobei hier starke Schwankungen bei 30 den Eintrittsbedingungen der Umluft aus dem Kondensator bedingt durch schwankende Auskondensation der Feuchtigkeit auftritt. Dadurch schwankt auch der Trockengehalt am Ende des Trockners bzw. ebenfalls der Wärmebedarf für den Trockner. Die US 4 926 764 A zeigt ein sogenanntes direkt beheiztes System, bei der große Probleme mit der Inertisierung des Kreislaufes auftreten. 35

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile des bekannten Verfahrens und der bekannten Vorrichtung, unter weitergehender Beibehaltung der Vorteile dieser, soweit wie möglich zu vermeiden. 40 Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Diese Aufgabe wird des weiteren mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 11 gelöst. 45 Bei der Erfindung wird ein Teil des im Kreislauf befindlichen Trocknungsgases über den Kondensator und wieder in den Kreislauf zurückgeführt. Damit erfolgt zum Einen die Trocknung des Trocknungsgases im erforderlichen Ausmaß und zum Anderen muss im Vergleich zum Stand der Technik weniger Frischluft in den Kreislauf zugeführt werden, wodurch der Sauerstoffgehalt im Trocknungsgas niedriger gehalten werden kann und das Risiko von Bränden oder Explosio-50 nen verringert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Sauerstoffgehalt im Trocknungsgas unabhängig vom Wasserdampfgehalt in der Umluft eingestellt und damit die Sicherheit erhöht werden. Vor allem beim An- und Abfahren der Anlage kann der Sauerstoffgehalt im Trock-55 nungskreislauf besser kontrolliert werden. 3

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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen. 5

Es zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der Abgas aus dem Brenner in den Kreislauf zugeführt wird, Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der ein zusätzlicher Inertgasbrenner vorgesehen ist und Fig. 4 eine vierte, technisch vereinfachte Ausführungsform der Erfindung. 10

In Fig. 1 wird eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der in einem Kreislauf zum Trocknen einer Substanz, zum Beispiel Klärschlamm, ein erster Wärmetauscher 2, ein Trommeltrockner 3, ein Staubabscheider 4, ein Kondensator 5 und ein Hauptventilator 6 angeordnet sind. Beheizt wird der erste Wärmetauscher 2 von einem Brenner 1, dem Abluft aus dem 15 Kondensator 5 über einen zweiten Wärmetauscher 7 und einen Ventilator 8 zugeführt wird. Das Abgas aus dem Brenner 1 wird in einer Abgasleitung 9a stromabwärts des ersten Wärmetauschers 2 durch den zweiten Wärmetauscher 7 geführt, der in der Ableitung 10, 10a, 10b zwischen dem Kondensator 5 und dem Brenner 1 angeordnet ist. 20 Über eine Leitung 11 wird dem Trommeltrockner 3 die erwärmte Trocknungsluft zugeführt. In diese Leitung wird auch der zu trocknende Stoff über Leitungen 12 und 13 zugeführt. Nach einer bestimmten Verweildauer wird der zu trocknende Stoff mit der feuchtigkeitsbeladenen Trocknungsluft aus dem Trommeltrockner 3 über eine Leitung 14 dem Staubabscheider 4 (zum Beispiel ein Polyzyklon) zugeführt. Aus diesem Staubabscheider 4 wird der von der Trock-25 nungsluft abgetrennte Stoff einerseits zur weiteren Verarbeitung oder Lagerung durch eine Leitung 15 ausgetragen und kann andererseits über eine weitere Leitung 16 mit dem der Leitung 11 durch die Leitung 12 zugeführten Stoff vermischt werden, um einen für das Trocknungsverfahren geeigneten Feuchtigkeitsgehalt zu erzielen. 30 Die Trocknungsluft wird über eine Leitung 17 aus dem Staubabscheider 4 abgeleitet. Die Leitung 17 teilt sich in eine Leitung 18 und eine Leitung 19, wobei die Leitung 18 zu einem Kondensator 5 mit Tropfenabscheider führt. Das Kondensat wird aus diesem über die Leitung 26 abgeleitet und ein Teil der Trocknungsluft wird über die Leitung 10 und den Wärmetauscher 7 wieder dem Brenner 1 zugeführt. 35

Der Kondensator 5 weist eine weitere Ableitung 20 für Trocknungsluft auf, die sich in einem Anschlussbereich 40 wieder mit der Leitung 19 zu einer gemeinsamen Zuleitung 21 vereinigt, die durch den Hauptventilator 6 wieder zum ersten Wärmetauscher 2 führt. 40 Wenigstens 5 % der Summe der durch die Leitungen 19 und 20 geleiteten Trocknungsluft werden durch die Ableitung 20 geführt und somit nach erfolgter Trocknung im Kondensator 5 wieder dem Kreislauf zugeführt, wobei das Volumensverhältnis der Trocknungsluft in den Leitungen 19 und 20 in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt in der Trocknungsluft einstellbar ist. Es ist daher auch denkbar, dass der Volumensanteil der durch die Leitung 20 geleiteten Trock-45 nungsluft auch weniger als fünf Prozent aber auch bis zu 100 % betragen kann.

In der Ableitung 20 von Kondensator 5 ist ein Regelventil 23 vorgesehen und in der Leitung 19, die vom Staubabscheider 4 über den Anschlussbereich 40 direkt zum ersten Wärmetauscher 2 führt, ist ein weiteres Regelventil 24 vorgesehen. Mit diesen Regelventilen lässt sich der jeweili-50 ge Anteil der Volumenströme in den Leitungen 19 und 20 wie beschrieben einstellen.

Da der über die Ableitung 10 aus dem Trocknungskreislauf abgeführte Anteil der Trocknungsluft bei der Erfindung kleiner als im Stand der Technik sein kann, muss auch weniger Frischluft in den Kreislauf zugeführt werden, wodurch der Sauerstoffgehalt leichter unter dem für Brände 55 oder Explosionen kritischen Wert gehalten werden kann und somit auch der für eine Inertisie-

Claims

4 AT 413 602 B rung der Trocknungsluft erforderliche Wasserdampfgehalt gesenkt werden kann. Dadurch wiederum lässt sich die Trocknung des Stoffes verbessern und die Verweildauer des Stoffes in der Trockentrommel 3 verringern. 5 Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist eine zusätzliche Verbindungsleitung 22 vorgesehen, die von der Abgasleitung 9a stromabwärts des ersten Wärmetauschers 2 zur Zuleitung 21 des Trocknungskreislaufes stromaufwärts des ersten Wärmetauschers 2 führt. Auf diese Weise kann man dem Trocknungskreislauf "Frischluft" zuführen, die aber nur einen geringen Sauerstoffgehalt aufweist, da es sich um die Abgase des Brenners 1 handelt, wodurch die io Gefahr von Bränden oder Explosionen weiter verringert werden kann. Diese Ausführungsform ist aber insbesondere beim An- und Abfahren der Anlage von Vorteil, da der Sauerstoffgehalt im Trocknungskreislauf sehr rasch verringert bzw. eingestellt werden kann. Abweichend von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform kann die Leitung 22 auch an die 15 Abgasleitung 9 stromaufwärts des ersten Wärmetauschers 2 angeschlossen sein, bzw. an einer anderen Stelle als in der Leitung 21 stromaufwärts des ersten Wärmetauschers 2 münden. In Fig. 2 ist des weiteren hinsichtlich der Steuerung der Abgasströme durch die Leitungen 19 bzw. 18 und 20 nur ein Regelventil 25 vorgesehen, das im Verbindungsbereich der Leitungen 20 19 und 20 liegt. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang auch eine Lösung bei der im Kondensator 5 anstelle einer außerhalb geführten Leitung 19 eine Bypassleitung integriert ist, wodurch sich der Installationsaufwand für die Anlage verringern lässt. 25 Die in Fig. 3 dargestellt Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten dadurch, dass ein Inertgasbrenner 30 vorgesehen ist, der an die Leitung 21 stromaufwärts des ersten Wärmetauschers 2 angeschlossen ist. Mit diesem Inertgasbrenner 30 kann der Sauerstoffgehalt im Trocknungskreislauf beim An- und Abfahren, sowie während des normalen Be-30 triebes eingestellt werden. In Fig. 4 ist schließlich noch eine vereinfachte Ausführungsform der Anlage von Fig. 1 dargestellt, bei der die Ableitung 10 für Trocknungsluft aus dem Trocknungskreislauf nicht wieder zum Brenner 1 zurückgeführt wird. Dementsprechend entfällt auch der zweite Wärmetauscher 7, so 35 dass sich insgesamt der technische Aufwand der Anlage verringern lässt, dies allerdings zu Lasten des Wirkungsgrades der Anlage. Patentansprüche: 40 1. Vorrichtung zum Trocknen einer Substanz, insbesondere Klärschlamm, mit einem Kreislauf umfassend einen Trommeltrockner (3), einen ersten Wärmetauscher (2), der mit einem Brenner (1) verbunden ist und aus welchem Wärmetauscher (2) dem Trommeltrockner (3) Trocknungsgas zugeführt wird, und einen an den Trommeltrockner (3) anschließenden 45 Staubabscheider (4), der wieder mit dem ersten Wärmetauscher (2) verbunden ist, und mit einem nach dem Staubabscheider (4) angeschlossenen Kondensator (5), wobei der Kondensator (5) zwei Ableitungen (10, 20) für Gas aufweist, von denen die erste Ableitung (20) zum ersten Wärmetauscher (2) führt und die zweite Ableitung (10) vom Kondensator (5) zum Brenner (1) führt, der den ersten Wärmetauscher (2) beheizt, gekennzeichnet durch so eine unmittelbar vom Staubabscheider (4) zum ersten Wärmetauscher (2) führende, parallel zum Kondensator (5) liegende Leitung (19), die sich in einem Anschlussbereich (40) vor dem ersten Wärmetauscher (2) mit der ersten Ableitung (20) zu einer Leitung (21) vereinigt.
2, Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Regelventil (25) im Anschlussbe- 5 AT 413 602 B reich (40) der ersten Ableitung (20) vom Kondensator (5) an die unmittelbar vom Staubabscheider (4) zum ersten Wärmetauscher (2) führende Leitung (19), um den jeweiligen Anteil der Ströme in diesen Leitungen (19, 20) zu regeln.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch je ein Regelventil (23, 24) in der ersten Ableitung (20) vom Kondensator (5) und in der unmittelbar vom Staubabscheider (4) zum ersten Wärmetauscher (2) führenden Leitung (19), um den jeweiligen Anteil der Ströme in diesen Leitungen (19, 20) zu regeln.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unmittelbar vom Staubabscheider (4) zum ersten Wärmetauscher (2) führende, parallel zum Kondensator (5) liegende Leitung (19) eine in den Kondensator (5) integrierte Bypassleitung ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Ableitung (10) vom Kondensator (5) zum Brenner (1) ein zweiter Wärmetauscher (7) angeordnet ist, an den eine vom Brenner (1) kommende Abgasleitung (9a) nach dem ersten Wärmetauscher (2) angeschlossen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Ableitung (10) vom Kondensator (5) zum Brenner (1) ein zweiter Wärmetauscher (7) angeordnet ist und eine Verbindungsleitung (22) von einer vom Brenner (1) kommenden Abgasleitung (9a) in den Kreislauf mündet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (22) an die vom Brenner (1) kommende Abgasleitung (9a) nach dem ersten Wärmetauscher (2) angeschlossen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (22) in die Leitung (21) vom Staubabscheider (4) zum ersten Wärmetauscher (2) mündet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (22) in die Leitung (11) vom ersten Wärmetauscher (2) zum Trommeltrockner (3) mündet.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kreislauf stromaufwärts des ersten Wärmetauschers (2) ein Inertgasbrenner (30) angeschlossen ist.
11. Verfahren zum Trocknen einer Substanz, bei dem Trocknungsgas für die Substanz in einem Kreislauf von einem ersten Wärmetauscher (2) zu einem Trommeltrockner (3), einem Staubabscheider (4) und wieder zum ersten Wärmetauscher (2) zurück geführt wird, und bei dem in einem an den Kreislauf angeschlossenen Kondensator (5) Kondensat aus dem Trocknungsgas abgeschieden wird, wobei wenigstens ein Teil des Trocknungsgases aus dem Kreislauf durch den Kondensator (5) und wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den Kondensator (5) aus dem Kreislauf herausgeführte Trocknungsgas einem Brenner (1) zugeführt wird, der den ersten Wärmetauscher (2) beheizt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 5% des Volumensstromes des Trocknungsgases aus dem Kreislauf durch den Kondensator (5) und wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das durch 6 AT 413 602 B den Kondensator (5) aus dem Kreislauf herausgeführte und dem Brenner (1) zugeführte Trocknungsgas in einem zweiten Wärmetauscher (7) von der Abgasrestwärme des Brenners (1) nach dem Austritt aus dem ersten Wärmetauscher (2) erhitzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Abgas aus dem Brenner (1) in den Kreislauf eingebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Wärmetauscher (2) austretende Abgas des Brenners (1) in den Kreislauf eingebracht wird. 10
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas aus dem Brenner (1) stromaufwärts des ersten Wärmetauschers (2) in den Kreislauf eingebracht wird.
17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas aus dem Brenner (1) stromabwärts des ersten Wärmetauschers (2) in den Kreislauf eingebracht wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kreis- 20 lauf stromaufwärts des ersten Wärmetauschers (2) Inertgas zugeführt wird. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 25 30 35 40 45 50 55