CH440527A - Process for incinerating sewage sludge using a fluidized bed furnace - Google Patents

Process for incinerating sewage sludge using a fluidized bed furnace

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Publication number
CH440527A
CH440527A CH1259063A CH1259063A CH440527A CH 440527 A CH440527 A CH 440527A CH 1259063 A CH1259063 A CH 1259063A CH 1259063 A CH1259063 A CH 1259063A CH 440527 A CH440527 A CH 440527A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
fluidized bed
air
furnace
nozzles
bed
Prior art date
Application number
CH1259063A
Other languages
German (de)
Inventor
Heinz Dipl Ing Eberhardt
Weiand Heinz
Kalmbach Kurt
Original Assignee
Haniel & Lueg Gmbh
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Publication of CH440527A publication Critical patent/CH440527A/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/30Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

  

      Verfahren    zur Verbrennung von     Klärschlamm    unter Verwendung eines     Wirbelschichtofens       Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbren  nung von Klärschlamm und sieht hierzu die Verwendung  eines sogenannten     Wirbelschichtofens    vor.

   Unter der Be  zeichnung  Klärschlamm  werden dabei neben den     städt-          tischen    Abwasserschlämmen auch wasserhaltige     Indu-          strie-Schlämme,    wie     öl-Wasser-Emulsionen,        Fett-Wasser-          Emulsionen,        Faserstoff-Wasser-Gemenge    usw. verstan  den.  



  Bei dem erfindungsgemässen Verfahren geht es da  rum, Klärschlamm auf einfache und nicht aufwendige  Weise zu vernichten. Hierzu wird der z. B. durch ein  Filter oder eine Filterpresse     vorentwässerte    Klärschlamm  in einen     Wirbelschichtofen    eingegeben und dieser der  artig betrieben, dass die Verbrennung des Gutes     ausser-          halb    des Wirbelbettes stattfindet. Das Wirbelbett selbst  kann unterstützt durch seine turbulente Bewegung, vor  zugsweise als     Trocknungs-    und Aufbereitungszone die  nen.

   Dies lässt sich durch     Aufeinanderabstimmung    eini  ger Faktoren, die nachfolgend noch beschrieben werden,  insbesondere der Grösse des Wirbelbettes, dem Luftzu  strom unterhalb und oberhalb des Bettes sowie durch  entsprechende     Vorwärmung    der unteren Luft erreichen.  Bei dem selbst nach der     Vorentwässerung    noch relativ  hohen Anteil an Wasser ist die Einhaltung eines     bestimm-          ten    Verbrennungsablaufes im Ofen wichtig und letzten  Endes für die Ofenleistung entscheidend.

   Es ist ferner  zweckmässig, wenn der Verbrennungsablauf des im Wir  belbett getrockneten und durch die turbulente Bewegung  desselben aufgeschlossenen und zerkleinerten Gutes vor  zugsweise unmittelbar oberhalb des Bettes einsetzt, da  mit ein gewisser Teil der dabei entstehenden Wärme in  das Bett strömt und die Trocknung fördert. Beim An  fahren des Ofens oder gegebenenfalls auch bei geringe  rem     Heizwert    kann die Einströmung von Wärme in das  Bett durch einen Ölbrenner, der vorzugsweise in seiner  Flamme auf das Bett gerichtet ist, gefördert werden.

   Bei  einer Wirkung des Wirbelbettes nur als     Trocknungs-    und    Aufbereitungszone (zerkleinern und mit Luft durchmi  schen) - im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, bei  denen die     Wirbelzone    als Verbrennungszone dient   wird, wie festgestellt wurde, bei vollständigem     Ausbrand     der brennbaren Schlammteilchen und einem Maximum  an     Grundflächenleistung,    ein Minimum an Luft und Zu  satzbrennstoff benötigt.  



  In     Weiterverfolgung    des Erfindungsgedankens kann  durch Anordnung einer gesonderten     Brennkammer    ober  halb oder neben dem     Wirbelschichtofen    die Verbrennung  auch in dieser getrennt vom     Wirbelschichtofen    erfolgen.  Dabei dient in erster     Linie    die     Trocknungsluft,    die     zweck-          mässigerweise    vor dem Einblasen in das Wirbelbett vor  gewärmt wird, als Fördermedium zu einer weiter entfernt  stehenden Brennkammer, z. B. die eines Dampfkessels.     In     diese     Brennkammer    können dann auch mehrere Schlamm.

         staubleitungen    aus mehreren     Wirbelschichtöfen    gemein  sam einmünden, womit sich die Kombination eines  Dampfkessels mit mehreren     Wirbelschichtöfen    ergibt.  



  Bei der Verwirklichung des Erfindungsgedanken ist  anhand von Versuchen festgestellt worden, dass eine be  stimmte Aufteilung der dem Ofen zugeführten Luft be  sondere Vorteile bringt. So kann es zweckmässig sein,  wenn etwa die     Hälfte    der im Ofen zur einwandfreien  Verbrennung notwendigen Luft dem Wirbelbett von un  ten zugeführt wird, während die restliche Luftmenge  durch Düsen, die oberhalb des Wirbelbettes     in    den Ofen  einmünden, in diesen eingeblasen wird; vorteilhaft kann  der     Unterwind-Luftanteil    nur etwa 20 bis 30% der     Ge-          samtluftmenge    betragen.

   Diese an sich geringe Luft  menge, die durch das Wirbelbett strömt, dient dabei nur  zur Trocknung, Aufbereitung und     Vorzündung    des feuch  ten, zusammengebackenen Schlammes, der in Staubform  aufgelöst wird. Dabei werden die flüchtigen Gase aus  getrieben. In dieses oberhalb des eigentlichen Wirbel  bettes sich befindende Gemisch aus Staub und Gasen  wird dann der Hauptteil der Luftmenge     mit    vorzugsweise      hoher Geschwindigkeit eingeblasen und dadurch die  eigentliche Verbrennung erreicht. In diesem Bereich des  Ofens kann die Temperatur über     800     C betragen, d. h.  sie liegt oberhalb der Riechgrenze, womit eine Geruchs  belästigung einwandfrei ausgeschaltet wird. Die Tempe  ratur des Wirbelbettes kann bei etwa 500  C     liegen.     



  Beispielsweise können     20-30%    der Gesamtluft im  Wirbelbett von unten mit einer Pressung von 450-600 mm  WS zugeführt und     80-70%    der Gesamtluft oberhalb des  Wirbelbettes mit einer Pressung von 200-300 mm WS  eingeblasen werden.  



  Eine derartige Aufteilung der Luftmenge ergibt nicht  nur hinsichtlich des erforderlichen Kraftbedarfes - es  sind nur verhältnismässig geringe Luftmengen mit einem  höheren Druck einzublasen - Vorteile, sondern vor al  lem auch bezüglich des gesamten Verfahrensablaufes.  Abgesehen von einer möglichen Verringerung der     iner-          ten    Wirbelmasse     (Wirbelbett)    hat dieses Verfahren einen  weiteren, besonderen Vorteil.

   So ist die durch das Wir  belbett strömende Luftmenge in der angegebenen Grösse  völlig unabhängig von dem Heizwert,     Aschegehalt    und  Wassergehalt, d. h. diese Luftmenge kann ohne Berück  sichtigung einer etwaigen     Heizwertänderung    konstant Ge  halten werden.     Heizwertänderungen    oder Änderungen  des Wassergehaltes werden ausschliesslich durch Ände  rung der oberen     Lufteinblasung    berücksichtigt und aus  geglichen. Damit kann die Regelung und Steuerung nur  auf die obere     Lufteinblasung    beschränkt werden, wobei  die untere immer konstant bleibt.

   Dadurch wird das  Grundproblem der     Wirbelschichtverbrennung    für Klär  schlamm gelöst, welches bisher in erster Linie dadurch  Schwierigkeiten bereitete, dass der Klärschlamm sehr  schwankende Heizwerte hat und daher bei zwangsläufig  zu ändernden Luftmengen im Bett sich der     fluidisierende     Zustand nicht immer einwandfrei aufrecht erhalten liess.  Bleibt die Luftmenge, die das Bett durchströmt, konstant  und wird die notwendige Luftmenge nur oberhalb des  Bettes geregelt, so bleibt auch die     Fluidisierung    normal  und einwandfrei. Damit ist es gleichzeitig auch nicht  mehr erforderlich, die Menge des eingegebenen Klär  schlammes genau zu dosieren. Es kann auch eine höhere  Grundflächen- und Volumenbelastung als bisher erreicht  werden.  



  Sofern durch besonders hohen Wassergehalt des       Klärschlammes    oder durch einen geringen Gehalt an  Brennbarem die Verbrennungstemperatur oberhalb des  Bettes unter 800  sinken sollte, was durch Temperatur  fühler leicht festzustellen ist, kann gemäss einer weiteren  Ausbildung der Erfindung eine Temperaturerhöhung  durch einen zusätzlichen, temperaturgesteuerten Ölbren  ner erfolgen.  



  Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfin  dung können die unterhalb des Wirbelbettes zum Eintritt  der Luft in das Bett vorgesehenen Düsen in ihrem Aus  trittsquerschnitt unterschiedlich ausgeführt werden, ins  besondere dargestellt, dass der Austrittsquerschnitt     zu     den Rändern des Bettes hin kleiner wird.  



  So können beispielsweise drei Stufen von Düsen, je  weils etwa ringförmig im     Wirbelbettboden    verteilt sein,  wobei der grösste Austrittsquerschnitt jeder Düse in der  Mitte oder am innersten Ring gegeben ist und der Quer  schnitt von Ring zu Ring nach aussen abnimmt. Die Dü  sen selbst können als Lochdüsen oder Schlitzdüsen aus  geführt werden.

   Wird nun nur eine kleine     Luftmenge    im  Reaktor benötigt, so strömt entsprechend der Düsenaus  legung die Luft nur durch die Düse oder die Düsen mit  dem grossen Austrittsquerschnitt bzw. dem niedrigsten         Eigendruckverlust.    Hierdurch wird nur ein Teil des Bet  tes, d. h. nur der Bereich des Bettes über dieser Düse  oder den Düsen     fluidisiert    und Luft- und Schlammenge  können ins     stöchiometrische        Bestwertverhältnis    gebracht  werden.

   Wird mehr Schlamm aufgegeben oder steigt der  Heizwert des Schlammes, so dass der Luftbedarf grösser  wird, so wird vom Gebläse für die Luftzufuhr mehr Luft  gefördert, die sich entsprechend den     Eigendruckverlusten     der Düsen auf mehrere verteilt,     d.h.    durch die grössere  Luftmenge werden von innen nach aussen immer mehr  Düsen durchströmt. Wenn zuvor beispielsweise nur der  innerste Düsenring durchströmt wurde, so wird bei einer  entsprechenden Steigerung der Luftzufuhr auch noch der  zweite Ring oder gegebenenfalls noch weitere zum Luft  durchtritt herangezogen.

   Entsprechend der Erweiterung  des     Luftdurchtritts    vergrössert sich im Ofen auch die  Grösse des     fluidisierenden    Bettes.     Fluidisiert    das Bett  bei einer Luftzufuhr allein durch den innersten Ring nur  in diesem Bereich, so vergrössert sich diese Fläche um  den entsprechenden Betrag, sofern zusammen mit dem  innersten Ring infolge grösserer Luftzufuhr auch noch  der nächste durchströmt wird. Das Gebläse für den Luft  zustrom zum Ofen kann in bekannter Weise durch eine       C02-    oder     OZ-Steuerung    der Abgase geregelt werden.  



  Anstelle der selbsttätigen Steuerung des     Luftdurch-          tritts    durch die Düsen infolge ihrer Eigenwiderstände  kann natürlich auch eine     Klappensteuerung    vorgesehen  werden, die von aussen automatisch oder von Hand zu  bedienen ist. Am besten regelbar ist jedoch die vorher  beschriebene, selbsttätige Steuerung durch die Eigen  widerstände der Düsen in Verbindung mit einer     Klap-          pensteuerung.    Damit wird die notwendige Verbrennungs  luft dem Wirbelbett in einer feinen Abstufung entspre  chend den Erfordernissen zugeteilt und gleichzeitig auch  die     Fluidisierungszone    entsprechend geregelt.  



  Als Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemässe  Verfahren wird folgendes angeführt:  Ein     Klärschlammwirbelschichtofen    wird beschickt mit  1000     kg/h    Klärschlamm folgender Zusammensetzung:    Wassergehalt 65 %       Aschegehalt   <B>16,3%</B>  Brennbares 18,7     Q/,     Unterer Heizwert 710     kcal/kg       Dabei werden dem Wirbelbett 3400     m3/h    Luft von  etwa 370  C zugeführt, wodurch das Wirbelbett in     Flui-          disation    gebracht wird. Der in das Wirbelbett eingeführte  Klärschlamm trocknet aus, zerfällt und wird von der  durch das Bett strömenden Luft aus dem Bett in Staub  form ausgetragen.

   Die Luft strömt durch das Bett mit  einer Geschwindigkeit von ca.     lm/sec,    wodurch sämtliche  Staubteilchen kleiner als 0,25 mm Durchmesser mitge  rissen werden. Teilchen die grösser als etwa 0,25 mm  sind, bleiben noch so lange im heissen Bett, bis sie durch  die ständige Einwirkung der heissen Bettkörner, Abrieb,  Aufplatzen bei der Trocknung usw. die entsprechende  Grösse erhalten haben. Oberhalb des Bettes erfolgt dann  die eigentliche Verbrennung des     Schlamm-Luft-Gas-Ge-          misches,    wobei in der Brennkammer eine Flammentem  peratur von     etwa    850  C entsteht.

   Die Flamme strahlt  von oben in das Wirbelbett und hält dieses zusammen  mit der von der Verbrennungsluft eingebrachten Wärme  auf einer Temperatur von etwa     500 .    Die vorstehend  angegebenen Werte gelten natürlich nur für einen  Schlamm entsprechend der angegebenen Zusammenset  zung. Sie differieren nach oben und unten je nach Art  des Schlammes.      Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Durch  führung des Verfahrens sind in der Zeichnung im  Schnitt schematisch dargestellt.  



  Es zeigt:       Fig.    1 einen     Wirbelschichtofen    mit senkrechter  Schlammeingabe;       Fig.    2 einen     Wirbelschichtofen    mit seitlicher Eingabe,  und       Fig.    3 eine besondere Ausführung eines Wirbelbettes.  Der     Wirbelschichtofen        (Fig.        _1)    besteht aus einer zy  lindrischen, keramisch ausgemauerten Brennkammer 1  mit einem lichten Durchmesser von etwa 1,20 m und ca.  1,70 m Länge, welche nach unten zu einem Zylinder 2  mit einem lichten Durchmesser von 0,8 m und etwa  80 cm Länge eingezogen ist.

   Der Boden 3 des unteren  Zylinders 2 ist als Düsenboden mit besonderen Luftdü  sen 4 versehen, durch welche vorgewärmte (etwa 370  C)  Verbrennungsluft aus einer Leitung 5 einströmt. Auf dem  Düsenboden 4 ruht eine 30-80 cm hohe, lose aufgeschüt  tete Schicht 6 keramischer Körner, die durch die Ver  brennungsluft im Schwebe- oder Wirbelzustand gebracht  und gehalten wird. Die Verbrennungsluft wird unter  Druck den Düsen 4 zugeführt, wobei die Luftmenge den  Schwebe- oder     Wirbelzustand        (Fluidisation)    bestimmt.

    Auf Grund des einer kochenden Flüssigkeit ähnlichen       Wirbelzustandes    herrschen im Wirbelbett 6 die Verhält  nisse, die zum intensiven Stoff- und Wärmeaustausch,  d. h. zur Trocknung und Zerkleinerung des Klärschlam  mes und zur Mischung mit Verbrennungsluft notwendig  sind.  



  Zur     Vorwärmung    des Reaktors 1, 2 und des Wirbel  bettes 6 sowie der Wirbelluft ist ein     Ölzünd-    und Stütz  brenner 7 in der unteren Kammer 2 und ein solcher  Brenner 8 in der oberen Kammer 1 angeordnet.  



  Der Klärschlamm wird mit einer Schnecke 9 aus  einem nicht dargestellten Schlammbunker oberhalb des  Reaktors abgezogen und in ein Fallrohr 10 gefördert, das  in der     Reaktorbrennkammer    1 hängt und etwa 1,0 m  oberhalb des Wirbelbettes 6 mündet. Der Klärschlamm  fällt durch das Fallrohr 10 in das heisse,     fluidisierende     Wirbelbett 6, wo er durch die intensive Wirbelbewegung  der keramischen Körner und der heissen Wirbelluft ge  trocknet, auf Staubfeinheit zerkleinert sowie innig mit  Luft gemischt und entzündet wird. Oberhalb des Wir  belbettes 6 entsteht eine gasartige Flamme, die eine mitt  lere Flammentemperatur von 800-950  C besitzt. Diese  Flamme strahlt in das Wirbelbett ein und heizt dieses  von oben auf. Die ausgebrannten Rauchgase strömen  durch den Gaskanal 11 ab.  



  Der Wirbelbett 6 strömt, wie     Fig.    2 deutlicher zeigt,  von unten aus dem Raum 12 durch den Düsenboden 3  etwa     20a/,    der     Gesamtluftmenge    durch die Leitung 5 zu.  Die restliche Luftmenge von etwa 807, gelangt durch  die Düsen 13 unmittelbar in den Reaktor 1 oberhalb des  Wirbelbettes 6. Eine an die regelbare Zuleitung 14 ange  schlossene Ringleitung 15 versorgt die einzelnen Düsen  13 mit Luft. Die am oberen Ende des Reaktors 1 vorge  sehene Ableitung 11 dient zum Abzug der Rauchgase.  Die Temperatur innerhalb des oberen Bereichs des Reak  tors 1 wird durch entsprechende Dosierung der Luftzu  fuhr durch die Düsen 13 und durch gegebenenfalls er  folgende Zusatzheizung durch den Ölbrenner 16 auf über  800  C gehalten. Die Temperatur im Wirbelbett beträgt  dabei etwa 500 .

   Die Schlammeingabe 10 ist hier seit  lich angedeutet.  



  In dem Boden 3 des Wirbelbettes 6 nach     Fig.    3 sind  unterschiedlich grosse Düsen A, B und C angeordnet.    Die Düse A sitzt zentrisch in der Mitte, während die  Düsen B einen Ring in einem kleineren Abstand und  die Düsen C einen solchen in einem grösseren Abstand  von der Düse A bilden. Mit grösserem Abstand von der  Düse A nimmt der Durchmesser ab und der Eigenwider  stand der Düsen zu.  



  Bei einem Luftzustrom nur durch die Düse A erfolgt  eine     Fluidisierung    des Bettes nur in dem Bereich 6a.  Steigt der Luftzustrom zur Kammer 12, so erfolgt ein       Luftdurchtritt    sowohl durch die Düse A als auch durch  die Düsen B. Die     Fluidisierung        erfasst    dann auch den  Bereich 6b. Die Steigerung des Luftzustromes kann da  bei entsprechend der geforderten Leistung des Ofens so  gross werden, bis auch ein Durchtritt durch die Düsen C  eintritt und dann das Bett in seinem ganzen Bereich 6a,  6b und 6c     fluidisiert    ist.



      Method for the incineration of sewage sludge using a fluidized bed furnace The invention relates to a method for the incineration of sewage sludge and for this purpose provides for the use of a so-called fluidized bed furnace.

   In addition to urban sewage sludge, the term sewage sludge also includes water-containing industrial sludge, such as oil-water emulsions, fat-water emulsions, fiber-water mixtures, etc.



  The aim of the process according to the invention is to destroy sewage sludge in a simple and inexpensive manner. For this purpose, the z. B. sewage sludge pre-dewatered through a filter or filter press is fed into a fluidized bed furnace and this is operated in such a way that the combustion of the material takes place outside the fluidized bed. The fluidized bed itself can be supported by its turbulent movement, preferably used as a drying and processing zone.

   This can be achieved by coordinating some factors, which will be described below, in particular the size of the fluidized bed, the air flow below and above the bed and by preheating the lower air accordingly. With the relatively high proportion of water even after the pre-dewatering, it is important to adhere to a certain incineration sequence in the furnace and ultimately decisive for the furnace's performance.

   It is also useful if the combustion process of the material dried in the bed and broken down and comminuted by the turbulent movement of the same begins, preferably immediately above the bed, as a certain part of the heat generated thereby flows into the bed and promotes drying. When starting the furnace or, if necessary, with a lower calorific value, the inflow of heat into the bed can be promoted by an oil burner, the flame of which is preferably directed towards the bed.

   If the fluidized bed only acts as a drying and processing zone (crushing and mixing with air) - in contrast to the known methods in which the fluidized zone is used as a combustion zone, as has been determined, with complete burnout of the combustible sludge particles and a maximum Floor area performance, a minimum of air and additional fuel required.



  In pursuit of the concept of the invention, by arranging a separate combustion chamber above or next to the fluidized bed furnace, the combustion can also take place in this separately from the fluidized bed furnace. The drying air, which is expediently warmed up before being blown into the fluidized bed, serves primarily as the conveying medium to a combustion chamber located further away, e.g. B. that of a steam boiler. Several sludges can then also be placed in this combustion chamber.

         Dust lines from several fluidized bed furnaces open together, which results in the combination of a steam boiler with several fluidized bed furnaces.



  In the implementation of the inventive concept it has been found on the basis of experiments that a certain division of the air supplied to the furnace brings special advantages. So it can be useful if about half of the air necessary in the furnace for perfect combustion is fed to the fluidized bed from underneath, while the remaining amount of air is blown into the furnace through nozzles that open into the furnace above the fluidized bed; Advantageously, the proportion of air under the wind can only be around 20 to 30% of the total amount of air.

   This per se small amount of air flowing through the fluidized bed is only used for drying, processing and pre-ignition of the moist, caked sludge, which is dissolved in the form of dust. The volatile gases are driven out. In this mixture of dust and gases located above the actual fluidized bed, the main part of the amount of air is then blown at preferably high speed and the actual combustion is thereby achieved. In this area of the furnace the temperature can be above 800 ° C, i. H. it lies above the olfactory limit, which means that unpleasant smells are perfectly eliminated. The temperature of the fluidized bed can be around 500C.



  For example, 20-30% of the total air in the fluidized bed can be supplied from below with a pressure of 450-600 mm water column and 80-70% of the total air can be blown in above the fluidized bed with a pressure of 200-300 mm water column.



  Such a division of the amount of air results not only in terms of the required force - only relatively small amounts of air need to be blown in at a higher pressure - but above all in terms of the entire process sequence. Aside from a possible reduction in the inert fluidized mass (fluidized bed), this process has another special advantage.

   The amount of air flowing through the bed is completely independent of the calorific value, ash content and water content, ie. H. this amount of air can be kept constant regardless of any change in calorific value. Changes in the calorific value or changes in the water content are only taken into account and compensated for by changing the upper air injection. This means that regulation and control can only be limited to the upper air injection, the lower one always remaining constant.

   This solves the basic problem of fluidized bed combustion for sewage sludge, which up to now has primarily caused difficulties because the sewage sludge has very fluctuating calorific values and therefore the fluidizing state could not always be properly maintained if the air volumes in the bed had to change. If the amount of air flowing through the bed remains constant and the necessary amount of air is only regulated above the bed, the fluidization also remains normal and faultless. At the same time, it is no longer necessary to precisely dose the amount of sewage sludge entered. A higher floor area and volume loading than before can also be achieved.



  If the incineration temperature above the bed should drop below 800 due to a particularly high water content of the sewage sludge or a low content of combustibles, which can easily be determined by temperature sensors, according to a further embodiment of the invention, an additional, temperature-controlled oil burner can be used to increase the temperature.



  According to a further embodiment of the invention, the nozzles provided below the fluidized bed for the entry of air into the bed can be designed differently in their exit cross-section, in particular shown that the exit cross-section becomes smaller towards the edges of the bed.



  For example, three stages of nozzles, each distributed approximately in a ring in the fluidized bed floor, with the largest exit cross-section of each nozzle in the middle or on the innermost ring and the cross-section decreases from ring to ring outwards. The nozzles themselves can be designed as hole nozzles or slot nozzles.

   If only a small amount of air is now required in the reactor, the air only flows through the nozzle or the nozzles with the large outlet cross-section or the lowest intrinsic pressure loss, depending on the nozzle design. As a result, only part of the bed, i.e. H. only the area of the bed above this nozzle or the nozzles is fluidized and the amount of air and sludge can be brought into the best stoichiometric ratio.

   If more sludge is added or if the calorific value of the sludge increases, so that the air requirement is greater, more air is conveyed by the fan for the air supply, which is distributed over several nozzles according to the internal pressure losses of the nozzles, i.e. Due to the larger amount of air, more and more nozzles are flowed through from the inside to the outside. If, for example, only the innermost nozzle ring was previously flowed through, then with a corresponding increase in the air supply, the second ring or possibly even more is used to allow air to pass through.

   Corresponding to the expansion of the air passage, the size of the fluidizing bed in the furnace also increases. If the bed fluidizes only in this area when air is supplied through the innermost ring alone, this area is increased by the corresponding amount, provided that the next one is also flowed through together with the innermost ring due to a larger air supply. The fan for the air inflow to the furnace can be regulated in a known manner by a C02 or OZ control of the exhaust gases.



  Instead of the automatic control of the passage of air through the nozzles as a result of their intrinsic resistance, a flap control can of course also be provided, which can be operated automatically or manually from the outside. However, it is best to regulate the automatic control described above through the internal resistances of the nozzles in connection with a flap control. This means that the necessary combustion air is allocated to the fluidized bed in fine gradations according to the requirements and, at the same time, the fluidization zone is regulated accordingly.



  The following is given as an exemplary embodiment of the process according to the invention: A sewage sludge fluidized bed furnace is charged with 1000 kg / h sewage sludge of the following composition: water content 65% ash content <B> 16.3% </B> combustible 18.7 Q /, lower calorific value 710 kcal / kg The fluidized bed is fed 3400 m3 / h of air at around 370 C, causing the fluidized bed to be fluidized. The sewage sludge introduced into the fluidized bed dries up, disintegrates and is discharged from the bed in dust form by the air flowing through the bed.

   The air flows through the bed at a speed of approx. 1 m / sec, which entrains all dust particles smaller than 0.25 mm in diameter. Particles larger than about 0.25 mm remain in the hot bed until they have acquired the appropriate size due to the constant action of the hot bed grains, abrasion, bursting during drying, etc. The actual combustion of the sludge-air-gas mixture then takes place above the bed, with a flame temperature of around 850 C in the combustion chamber.

   The flame radiates into the fluidized bed from above and, together with the heat brought in by the combustion air, keeps it at a temperature of around 500. The values given above are of course only valid for a sludge according to the stated composition. They differ upwards and downwards depending on the type of mud. Embodiments of a device for implementing the method are shown schematically in the drawing in section.



  It shows: FIG. 1 a fluidized bed furnace with vertical sludge input; FIG. 2 shows a fluidized bed furnace with a side input, and FIG. 3 shows a special embodiment of a fluidized bed. The fluidized bed furnace (Fig. _1) consists of a cylindrical, ceramic-lined combustion chamber 1 with a clear diameter of about 1.20 m and about 1.70 m in length, which leads down to a cylinder 2 with a clear diameter of 0, 8 m and about 80 cm in length is drawn in.

   The bottom 3 of the lower cylinder 2 is provided as a nozzle bottom with special Luftdü sen 4, through which preheated (about 370 C) combustion air flows in from a line 5. On the nozzle bottom 4 rests a 30-80 cm high, loosely poured layer 6 ceramic grains, which is brought and held by the combustion air in a suspended or vortex state. The combustion air is fed to the nozzles 4 under pressure, the amount of air determining the state of suspension or turbulence (fluidization).

    Due to the fluidized state similar to a boiling liquid, the conditions prevail in the fluidized bed 6, which are necessary for the intensive mass and heat exchange, d. H. are necessary for drying and crushing the sewage sludge and for mixing with combustion air.



  To preheat the reactor 1, 2 and the fluidized bed 6 and the fluidized air, an oil ignition and support burner 7 is arranged in the lower chamber 2 and such a burner 8 in the upper chamber 1.



  The sewage sludge is drawn off with a screw 9 from a sludge bunker (not shown) above the reactor and conveyed into a downpipe 10 which hangs in the reactor combustion chamber 1 and opens about 1.0 m above the fluidized bed 6. The sewage sludge falls through the downpipe 10 into the hot, fluidizing fluidized bed 6, where it dries ge by the intense vortex movement of the ceramic grains and the hot fluidized air, crushed to dust fineness and intimately mixed with air and ignited. Above the we belbettes 6 a gaseous flame is created, which has a middle flame temperature of 800-950 C. This flame radiates into the fluidized bed and heats it up from above. The burned-out flue gases flow off through the gas duct 11.



  The fluidized bed 6 flows, as FIG. 2 shows more clearly, from below from the space 12 through the nozzle bottom 3 about 20 a /, the total amount of air through the line 5. The remaining amount of air of about 807 passes through the nozzles 13 directly into the reactor 1 above the fluidized bed 6. A ring line 15 connected to the controllable supply line 14 supplies the individual nozzles 13 with air. The at the top of the reactor 1 provided discharge line 11 is used to draw off the flue gases. The temperature within the upper region of the reactor 1 is kept at over 800 ° C. by appropriate dosing of the Luftzu drove through the nozzles 13 and, if necessary, by the additional heating through the oil burner 16. The temperature in the fluidized bed is around 500.

   The sludge input 10 is indicated here since Lich.



  In the bottom 3 of the fluidized bed 6 according to FIG. 3, nozzles A, B and C of different sizes are arranged. The nozzle A sits centrally in the middle, while the nozzles B form a ring at a smaller distance and the nozzles C form a ring at a greater distance from the nozzle A. The greater the distance from nozzle A, the diameter decreases and the self-resistance of the nozzle increases.



  With an air inflow only through the nozzle A, the bed is fluidized only in the area 6a. If the air inflow to chamber 12 increases, air passes through both nozzle A and nozzles B. The fluidization then also covers area 6b. The increase in the air inflow can be so great, depending on the required output of the furnace, until a passage through the nozzles C occurs and the bed is then fluidized in its entire area 6a, 6b and 6c.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Verbrennung von Klärschlamm unter Verwendung eines Wirbelschichtofens, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verbrennung des Gutes ausserhalb des Wirbelbettes erfolgt. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass das Wirbelbett hauptsächlich als Trocknungs- und Aufbereitungszone dient. 2. PATENT CLAIM I Process for the incineration of sewage sludge using a fluidized bed furnace, characterized in that the material is burned outside the fluidized bed. SUBClaims 1. The method according to claim I, characterized in that the fluidized bed serves mainly as a drying and processing zone. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die von unten dem Wirbelbett zuge führte, vorzugsweise auf etwa 400 -500 C vorgewärmte Verbrennungsluft mit einer derartigen Geschwindigkeit, vorzugsweise 1 m/sec, das Wirbelbett durchströmt, dass der in das Wirbelbett eingegebene Klärschlamm nach Austrocknung von der Luft aus dem Bett in Staubform ausgetragen wird und oberhalb des Wirbelbettes ver brennt. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die den Klärschlamm in Staubform enthaltende Verbrennungsluft in eine für mehrere Wirbel schichtöfen gemeinsame Brennkammer eingeleitet wird. 4. Method according to claim 1, characterized in that the combustion air supplied from below to the fluidized bed, preferably preheated to about 400-500 C, flows through the fluidized bed at such a speed, preferably 1 m / sec, that the sewage sludge introduced into the fluidized bed continues Desiccation of the air from the bed is discharged in the form of dust and burns ver above the fluidized bed. 3. The method according to claim I, characterized in that the combustion air containing the sewage sludge in the form of dust is introduced into a combustion chamber common to several fluidized bed furnaces. 4th Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verbrennungswärme in dieser Brenn- kammer ausgenützt wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass dem Wirbelbellt von unten weniger als die Hälfte der im Ofen erforderlichen Gesamtluft menge zugeführt und der andere Teil durch Luftdüsen oberhalb des Wirbelbettes in den Ofen eingeleitet wird. 6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die dem Wirbelbett von unten zuströmende Luftmenge etwa 20% beträgt. 7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wirbelbettemperatur nur etwa 500 C beträgt, während oberhalb des Bettes Tempera turen über 800 C erreicht werden. B. Method according to dependent claim 3, characterized in that the heat of combustion is utilized in this combustion chamber. 5. The method according to claim I, characterized in that the vortex bells is supplied from below less than half of the total amount of air required in the furnace and the other part is introduced through air nozzles above the fluidized bed in the furnace. 6. The method according to dependent claim 5, characterized in that the amount of air flowing into the fluidized bed from below is about 20%. 7. The method according to claim I, characterized in that the fluidized bed temperature is only about 500 C, while temperatures above the bed temperatures over 800 C are reached. B. Verfahren nach Unteranspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Erreichung der Temperatur oberhalb des Wirbelbettes ein zusätzlicher Ölbrenner im oberen Raum eingeschaltet wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass nur die oberhalb des Wirbelbettes zuströmende Luftmenge geregelt wird. 10. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Pressung der oberhalb des Wir belbettes zuströmenden Luftmenge wesentlich niedriger, insbesondere halb so gross ist als die Pressung der dem Wirbelbett von unten zuströmenden Luftmenge. 11. Method according to dependent claim 7, characterized in that an additional oil burner is switched on in the upper space to achieve the temperature above the fluidized bed. 9. The method according to claim I, characterized in that only the amount of air flowing in above the fluidized bed is regulated. 10. The method according to claim I, characterized in that the pressure of the amount of air flowing in above the we belbettes is substantially lower, in particular half as large as the pressure of the amount of air flowing into the fluidized bed from below. 11. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die flächenmässige Grösse der Fluidi- sierungszone des Wirbelbettes durch im Wirbelbettboden angeordnete und im Austrittsquerschnitt unterschiedlich ausgeführte Düsen beeinflusst wird. 12. Verfahren nach Unteranspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, dass der Luftzustrom zu den Düsen in Abhängigkeit von der Menge des eingegebenen Klär schlammes und/oder seines Heizwertes geregelt wird. Method according to patent claim 1, characterized in that the areal size of the fluidization zone of the fluidized bed is influenced by nozzles arranged in the fluidized bed base and having different exit cross-sections. 12. The method according to dependent claim 11, characterized in that the air flow to the nozzles is regulated depending on the amount of sewage sludge entered and / or its calorific value. PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, bestehend aus einem Wirbelschichtofen, dem der Klärschlamm teilentwässert zugeführt wird, da durch gekennzeichnet, dass dem Ofen (1) unterhalb des Wirbelbettes (6) weniger als die Hälfte der im Ofen er forderlichen Gesamtluftmenge zuströmt, während der an dere Teil durch Luftdüsen (13) oberhalb des Wirbel bettes (6) dem Ofen zuströmt. PATENT CLAIM II Device for carrying out the method according to claim I, consisting of a fluidized bed furnace to which the sewage sludge is supplied partially dewatered, characterized in that less than half of the total amount of air required in the furnace flows into the furnace (1) below the fluidized bed (6) , while the other part through air nozzles (13) above the fluidized bed (6) flows into the furnace. UNTERANSPRÜCHE 13. Wirbelschichtofen nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Luftzuteilung (14) zu den oberen Düsen (13) regelbar ist, insbesondere in Abhän gigkeit von der oberhalb des Wirbelbettes (6) erzielten Verbrennungstemperatur. 14. Wirbelschichtofen nach Unteranspruch 13, da durch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich des Ofens (1) ein Ölzusatzbrenner (16) vorgesehen ist. 15. Wirbelschichtofen nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass der Ölbrenner (16) in Ab hängigkeit von der Verbrennungstemperatur oberhalb des Wirbelbettes (6) regelbar ist. SUBClaims 13. Fluidized bed furnace according to claim II, characterized in that the air supply (14) to the upper nozzles (13) can be regulated, in particular as a function of the combustion temperature achieved above the fluidized bed (6). 14. Fluidized bed furnace according to dependent claim 13, characterized in that an additional oil burner (16) is provided in the upper region of the furnace (1). 15. Fluidized bed furnace according to dependent claim 14, characterized in that the oil burner (16) can be regulated as a function of the combustion temperature above the fluidized bed (6). 16. Wirbelschichtofen nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die unterhalb des Wirbelbet tes (6) zur Zuführung der Verbrennungsluft vorgesehenen Luftdüsen (A, B und C) in ihrem Austrittsquerschnitt unterschiedlich ausgeführt sind, insbesondere dargestellt, dass der Austrittsquerschnitt zu den Rändern des Bettes (6) hin kleiner wird. 17. Wirbelschichtofen nach Unteranspruch 16, da durch gekennzeichnet, dass die Düsen (A, B und C) ring förmig angeordnet sind. 16. Fluidized bed furnace according to claim II, characterized in that the air nozzles (A, B and C) provided below the vortex bed (6) for supplying the combustion air are designed differently in their outlet cross-section, in particular shown that the outlet cross-section to the edges of the Bed (6) becomes smaller. 17. Fluidized bed furnace according to dependent claim 16, characterized in that the nozzles (A, B and C) are arranged in a ring. 18. Wirbelschichtofen nach Patentanspruch 1I, da durch gekennzeichnet, dass der vorgetrocknete Klär schlamm durch ein in die Brennkammer (1) hineinragen des Fallrohr (10) zugeführt wird, welches oberhalb des Wirbelbettes (6), vorzugsweise etwa 1,0 m darüber mün det. 19. Wirbelschichtofen nach Patentanspruch 1I, da durch gekennzeichnet, dass das Wirbelbett (6) aus einer etwa 30-80 cm hohen Schicht lose aufgeschütteter kera mischer Körner besteht. 18. Fluidized bed furnace according to claim 1I, characterized in that the pre-dried sewage sludge through a protruding into the combustion chamber (1) of the downpipe (10) is supplied, which opens above the fluidized bed (6), preferably about 1.0 m above it . 19. Fluidized bed furnace according to claim 1I, characterized in that the fluidized bed (6) consists of an approximately 30-80 cm high layer of loosely poured ceramic grains.
CH1259063A 1962-12-19 1963-10-14 Process for incinerating sewage sludge using a fluidized bed furnace CH440527A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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