CH648537A5

CH648537A5 - Verfahren zum trocknen von schlamm, insbesondere kommunalem klaerschlamm.

Info

Publication number: CH648537A5
Application number: CH7130/80A
Authority: CH
Inventors: Erich Zeltner
Original assignee: Von Roll Ag
Priority date: 1979-10-04
Filing date: 1980-09-23
Publication date: 1985-03-29
Also published as: JPS5678700A; JPS6317519B2; US4276835A; FR2466439A1; FR2466439B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von Schlamm, insbesondere kommunalem Klärschlamm, bei dem der Schlamm direkt mittels eines in einer Brennkammer erzeugten Heissgases in einem Trockner getrocknet und dabei zugleich zerkleinert wird und daraufhin die aus der Schlammtrocknung resultierenden Trocknungsbrüden in einem Trockengutabscheider vom staubförmigen Trockengut befreit werden.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird eine Trocknerschaltung verwendet, bei der die Brennkammer, der Trockner, ein Zyklon zur Abscheidung des Trockengutes aus den Trocknungsbrüden und ein Saugzuggebläse hintereinandergeschaltet sind. Da bei einer Trocknung von kommunalem Klärschlamm die höchstzulässige Temperatur vor dem Trockner nur ca. 550°C betragen darf, muss hinter der Brennkammer bzw. vor dem Trockner noch eine grosse Menge Kühlluft dem in der Brennkammer erzeugten Heiss-gas zugegeben werden, wodurch der daraus resultierende Luftüberschuss X einen Wert zwischen 2 und 3 erreicht, d.h. sehr hoch wird. Selbst wenn dabei die Austrittstemperatur der Trocknungsbrüden mit ca. 100°C relativ niedrig gehalten wird, so ergibt sich doch automatisch eine schlechte Wärmewirtseh'aftlichkeit des Trocknungsverfahrens. Zudem bewirkt die hohe Luftüberschusszahl X aber auch, dass der Trockner mit Gasen betrieben werden muss, die einen Sauerstoffgehalt von mehr als 13% aufweisen. Daher können bei dieser Schaltung häufige Trocknerbrände, ja sogar explosionsartige Zündungen im Trockner die Folge sein. Überdies treten bei einer Trocknungsanlage mit dieser Schaltung Emissionen von Staub und übelriechenden Geruchsstoffen in die freie Atmosphäre auf, was dem Umweltschutz entgegensteht. Zwar könnte durch einen zwischen den Zyklon und das Saugzuggebläse geschalteten Gaswäscher ein Grossteil des sonst ins Freie emittierenden Staubes aus dem Abgas entfernt werden, die Erfahrung lehrt

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aber, dass übler Geruch durch Waschen aus dem Abgas meist nicht entfernt werden kann.

Auch ist bereits ein Verfahren zur Schlammtrocknung bekannt, bei dem in einer modifizierten Trocknerschaltung anstelle von Frischluft rückgeführte Trocknungsbrüden als Kühlluft hinter der Brennkammer dem in dieser erzeugten Heissgas zugegeben werden. Dadurch kann bei verbesserter Wärmewirtschaftlichkeit mit einem geringeren Luftüber-schuss X gefahren werden, ohne dass dabei die Temperatur vor dem Trockner zu hoch ist. Aber auch bei dieser Trocknerschaltung treten weiterhin Staub- und Geruchsemissionen auf. Deshalb kann man diese Trocknerschaltung nur zur Trocknung von z.B. rein mineralischen Schlämmen verwenden, bei der geruchsfreie Trocknungsbrüden anfallen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der beiden zuvor erwähnten, bereits bekannten Schlammtrocknungsverfahren zu beseitigen, d.h. ein Trocknungsverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine gute Wärmewirtschaftlichkeit erzielt, die Gefahr von Bränden oder gar Explosionen im Trockner vermieden und im Hinblick auf Staub- und/oder Geruchsemissionen eine grosse Umweltfreundlichkeit erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die aus der Schlammtrocknung resultierenden und anschliessend vom Trockengut befreiten Trocknungsbrüden mittels eines Brüdengebläses in einem geschlossenen, über den Mahltrockner und den Trockengutabscheider führenden Kreisaluf kontinuierlich umgewälzt werden, und dass der so im Brüdenkreislauf zirkulierende Brüdenstrom vor dem Mahltrockner derart aufgeteilt wird, dass ein erster Brüdenteilstrom vor dem Mahltrockner aus dem Briidenkreis-Iauf herausgenommen und als Sekundärluft in die Brennkammer eingeführt wird, während ein im Brüdenkreislauf verbleibender zweiter Brüdenteilstrom mit einem Teil des in der Brennkammer erzeugten Heissgases vermischt, dadurch auf die erforderliche Trocknungstemperatur aufge- -heizt und daraufhin in den Mahltrockner geführt wird, und dass der restliche Teil des in der Brennkammer erzeugten Heissgases durch gegenseitigen Wärmeaustausch mit einem dadurch aufzuheizenden, für die Schlammtrocknung zu verwendenden Medium abgekühlt und als Abgas in die freie Atmosphäre abgeführt wird.

Dadurch wird erreicht, dass die Luftüberschusszahl X bei der Schlammtrocknung, d.h. im Kreislauf der Trocknungsbrüden nur 1,3 bis 1,5 und die Abgastemperatur nur ca. 150°C beträgt, was zu einer erheblich verbesserten Wärme-wirtschaftlichkeit führt. Dank des geringen Luftüberschusses X bei der Verbrennung weisen die als Trocknungsgas verwendeten Brüden im Trocknerkreislauf einen Saurestoffgehalt von nur 5 bis 6 % auf, so dass sie als inert betrachtet werden können, da das Gas mit einem Sauerstoffgehalt unterhalb von 8% nicht mehr zündfähig ist. Deshalb sind nunmehr auch Trocknerbrände ausgeschlossen. Unabhängig von der Last bleibt die umlaufende Brüdenmenge im Kreislauf praktisch konstant. Zudem lässt sich die ganze Lastregulierung über zwei Klappen für den ersten bzw. zweiten Brüdenteilstrom im Niedrigtemperaturbereich ermöglichen. Dank eines zweckmässigen Verhältnisses Brüdenmenge/Abgasmenge von ca. 2,5 zu 1 ist die maximale Metalltemperatur des Wärmetauschers mit ca. 500 bis 550°C noch relativ niedrig, womit die thermische Belastung relativ gering und auch die Sicherheit gegen Hochtemperaturkorrosionen optimal ist. Überdies sind alle diejenigen Trocknungsbrüden, die in die freie Atmosphäre abgeleitet werden, vorher thermisch desodoriert worden, so dass also auch Geruchsemissionen nunmehr unterbleiben.

Weitere Vorteile des TrocknungsVerfahrens gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor, in denen die vereinfachte Grundschaltung sowie Ausführungsbeispiele des Verfahrens anhand von Fliessschemata, die auch die Wirkungsweise und Anwen-s dungsmöglichkeiten des Trocknungsverfahrens nach der Erfindung veranschaulichen, dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 die prinzipielle Trocknerschaltung für das Schlammtrocknungsverfahren,

Fig. 2 ein Fliessschema für die Trocknung von kom-10 munalem Klärschlamm aus einer Kläranlage mit Schlamm-faulung,

Fig. 3 ein Fliessschema zur Trocknung und anschliessenden Verbrennung von kommunalem Klärschlamm,

Fig. 3 a ein Fliessschema zur Trocknung und anschlies-15 senden Verbrennung von kommunalem Klärschlamm mit Überschusswärme aus der Trockenschlammverbrennung,

und

Fig. 4 ein Fliessschema zur Trocknung von Klärschlamm aus einer Werkskläranlage der chemischen Industrie. 20 In Fig. 1 wird der zu trocknende Schlamm gemäss einem Pfeil AI in einen vorzugsweise als Mahltrockner 1 ausgebildeten Trockner eingeführt. Die bei der Schlammtrocknung im Trockner 1 entstehenden Trocknungsbrüden werden in einem geschossenen Kreislauf über einen Zyklon 2, ein Fil-25 ter 3, ein Brüdengebläse 4 und einen Wärmetauscher 5, welche Geräte 1 bis 5 alle hintereinandergeschaltet sind, kontinuierlich umgewälzt, wie dies in Fig. 1 durch eine dick gezeichnete, in sich geschlossene Linie C veranschaulicht ist. Das im Zyklon 2 abgeschiedene Trockengut wird 30 gemäss einem Pfeil A2 am unteren Ende des Zyklons 2 abgeführt. In einer Brennkammer 6, welcher gemäss zwei in Fig. 1 nicht bezeichneten Pfeilen Brennstoff und Brennluft zugeführt werden, wird ein Heissgas erzeugt, das zur Schlammtrocknung benutzt und dazu an einer Stelle la 35 vor dem Trockner 1 in den Brüdenkreislauf C kontinuierlich eingespeist wird. Der im Brüdenkreislauf C zirkulierende Brüdenstrom wird vor dem Mahltrockner 1 an einer Stelle 5a hinter dem Wärmetauscher 5 derart in zwei Teilströme PI und P2 aufgespalten, dass ein erster Brüden-40 teilstrom PI in Strömungsrichtung vor dem Trockner 1 aus dem Brüdenkreislauf C herausgenommen und als Sekundärluft in die Brennkammer 6 eingeführt wird, während ein zweiter, d.h. restlicher Brüdenteilstrom P2 im Kreislauf C verbleibt und an der Stelle la vor dem Trockner 1 mit einem 45 Teil des in der Brennkammer 6 erzeugten Heissgases vermischt, dadurch auf die erforderliche Trocknungstemperatur aufgeheizt und daraufhin in den Trockner 1 eingeführt wird, wobei der restliche Teil des in der Brennkammer 6 erzeugten Heissgases im Wärmetauscher 5 in gegenseiti-50 gern Wärmeaustausch mit den im Brüdenkreislauf C umlaufenden und dadurch wieder aufgeheizten Trocknungsbrüden abgekühlt und als Brennkammer-Abgas mittels eines Saugzuggebläses 7 in die freie Atmosphäre abgeleitet wird. Die Lasteinstellung erfolgt über zwei Klappen Dl und 55 D2 für den ersten und zweiten Brüdenteilstrom PI bzw. P2 im Niedrigtemperaturbereich. Das in Fig. 1 nur mit gestrichelt gezeichneten Linien dargestellte Filter 3, das zur Abscheidung des Feinstaubes aus den Trocknungsbrüden dient, wird vor das Saugzuggebläse 7 in den Abgasstrom ge-60 schaltet, wenn kommunaler Klärschlamm nach seiner Trocknung in der Brennkammer 6 verbrannt werden soll, weil dann ja Flugasche aus der Staubfeuerung der Brennkammer 6 im Abgas vorhanden ist (vgl. Fig. 3). Der in Fig. 1 gleichfalls mit gestrichelt gezeichneten Linien dargestellte 65 Wärmetauscher 5, der allgemein zur Rückgewinnung der Abgaswärme dient, wird ebenfalls an anderer Stelle eingeschaltet, wenn der einen besonders hohen Gehalt an Trok-kensubstanz aufweisende Klärschlamm nach seiner Trock

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nung verbrannt werden soll (vgl. Fig. 3a). Für die Trocknung der in Frage kommenden Schlämme ist eine Höchsttemperatur von ca. 550°C vor dem Trockner 1 zulässig.

In Fig. 2 ist das Fliesschema einer Trocknerschaltung für die Trocknung von Klärschlamm aus einer kommunalen Abwasserkläranlage mit Schlammfaulung dargestellt, bei der zum Trocknen des hier aus vorentwässertem Faulschlamm bestehenden Klärschlammes ein Produkt der Kläranlage selbst — hier ist es das bei der Faulung des Frischschlammes in der Kläranlage anfallende Faulgas — verwendet, d.h. zur Erzeugung von Heissgas in der Brennkammer 6 verbrannt wird, wobei zur Rückgewinnung der Abgaswärme mit den Trocknungsabgasen aus der Brennkammer Warmwasser erzeugt und dieses zur Beheizung des Faulraumes, d.h. zum Aufheizen des Frischschlammes in der Kläranlage benutzt werden kann.

Hier wird Faulgas der kommunalen Kläranlage als Brenngas zur Erzeugung des Heissgases für die Schlammtrocknung benutzt und über einen Brenner 8 in die Brennkammer 6 eingeführt. Die erforderliche Brennluft wird durch ein Brennluftgebläse 8 dem Gasbrenner 9 zugeführt. An der Stelle 5a hinter dem Wärmetauscher 5 wird wieder ein erster Brüdenteilstrom PI aus dem Brüdenkreislauf C abgezweigt und als Sekundärluft in die Brennkammer 6 eingeführt. Ein Teil des in der Brennkammer 6 erzeugten Heissgases wird einer im Brüdenkreislauf C liegenden Mischkammer la zugeführt und dort mit dem im Brüdenkreislauf C verbleibenden restlichen zweiten Brüdenteilstrom P2 vermischt, wodurch dieser auf die erforderliche Trocknungstemperatur von max. 550°C aufgeheizt wird. Der restliche Teil des Heissgases wird, eventuell nach Zumischung von Kühlluft, die durch ein Kühlluftgebläse 10 einem als Mischkammer dienenden Niedrigtemperaturteil 6m der Brennkammer 6 zugeführt wird, vermischt, dadurch gekühlt und als Brennkammer-Abgas über eine später im einzelnen näher zu erläuternde Abgasstrasse 11 und einen Kamin 12 in die freie Atmosphäre abgeführt.

In dem geschlossenen Brüdenkreislauf C sind wieder der Mahltrockner 1, der Trockengutabscheider 2 für die Grob-abscheidung der in den Brüden enthaltenen Trockensubstanz, das Filter 3 zur Abscheidung des Feinstaubes aus den Trocknungsbrüden, das Brüdenumwälzgebläse 4, der Wärmetauscher 5 zur Wiederaufheizung der Brüden und die vor den Trockner 1 geschaltete Mischkammer la zur Vermischung des für den Brüdenkreislauf C bestimmten Heiss-gasteiles mit den im Kreislauf umgewälzten Trocknungsbrüden in Serie hintereinandergeschaltet. Der vorentwässerte Faulschlamm wird gemäss dem Pfeil AI durch eine Schlammpumpe 13 oder ein anderes geeignetes Dosierelement in den Mahltrockner 1 eindosiert, wobei die Schlammfördermenge mittels eines hinter dem Mahltrockner 1 angeordneten Temperaturfühlers t reguliert werden kann. Im Trockner 1 wird der Schlamm im Gleichstrom mit den durch Heissgas auf eine Temperatur von max. ca. 550°C erhitzten Brüden getrocknet. Das vom Zyklon 2 und Filter 3 aus den Trocknungsbrüden abgeschiedene Trockengut wird in Fig. 2 gemäss den Pfeilen A2 und A3 einem Trockengutsilo 14 zugeführt, aus dem es per Transportwagen 15 als Humusträger in den Gartenbau oder die Landwirtschaft abgegeben wird. Die Last wird auch hier mittels zweier Klappen Dl und D2 für die beiden Brüdenteilströme PI bzw. P2 eingestellt.

Die Abgasstrasse 11 soll nun mehr im einzelnen erläutert werden, wie folgt:

Da das Abgas aus der Brennkammer 6 einen relativ hohen Dampfgehalt von 50 bis 60% aufweist (entsprechend einer Sättigungstemperatur von ca. 80°C), und da es ausserdem wegen der Gasverbrennung (mittels des Gasbrenners

8) auch praktisch staubfrei ist, gestatten diese beiden Gaseigenschaften die Rückgewinnung der Abgaswärme in einem Kondensator 16, der in diesem Fall die Funktion eines Warmwasserkessels übernimmt, dessen Warmwasser zum Aufheizen des Frischschlammes in der kommunalen Kläranlage, d.h. zu deren Faulraumheizung verwendet wird. Beim Kondensator 16 ist der Warmwasservorlauf zum Faulraum der Kläranlage hin mit 16a, der Wasserrücklauf von dort her mit 16b und ein Wasserüberlauf mit 16c bezeichnet.

Das Abgas aus der Brennkammer 6 wird zunächst durch den Wärmetauscher 5 geführt, in welchem es, abgesehen von der Wiederaufheizung der im Brüdenkreislauf C umgewälzten Trocknungsbrüden gemäss dem nach links zeigenden Pfeil Q, zur Wiederaufheizung des im Kondensator 16 abgekühlten Abgases gemäss dem nach rechts zeigenden Pfeil Q benutzt wird, wobei diese beiden Aufheizvorgänge hier im Gegenstrom mit den noch heissen Brennkammer-Abgasen erfolgen.

Dadurch, dass das Abgas vor Eintritt in den Kamin 12 wieder aufgeheizt wird, kann die sonst normalerweise aus dem Kamin 12 ausströmende Dampf wölke und damit der unerwünschte sogenannte «Schornsteinregen» vermieden werden. Nach Austritt aus dem Wärmetauscher 5 wird das Abgas zur weiteren Wärmeabgabe, die unter Kondensation seines Wasserdampfanteils erfolgt, durch den Kondensator 16 hindurchgeführt, um dann — nach der vorerwähnten Wiederaufheizung im Wärmetauscher 5 — mittels des Saugzuggebläses 7 durch den Kamin 12 ins Freie abgeführt zu werden.

In Fig. 3 ist das Fliessschema einer Trockenerschaltung zur Trocknung und anschliessenden Verbrennung von kommunalem Klärschlamm dargestellt. Gleiche Teile der Trocknerschaltung, wie in Fig. 2, sind in Fig. 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Hier wird das im Trockengutabscheider 2 aus den umgewälzten Brüden abgeschiedene staubförmige Trockengut zur Erzeugung des Heissgases für die Schlammtrocknung verwendet. Dadurch entsteht aus der mit Faulgas beheizten Brennkammer 6 nach Fig. 2 eine mit Schlammstaub befeuerte Brennkammer 60 in Fig. 3, in welcher aber auch, beispielsweise beim Anfahren der Schlammtrocknungsanlage, ein Fremdbrennstoff, z.B. Heizöl oder Gas, verbrannt werden kann. Die Trocknerschaltung in und mit dem Trocknungsbrüdenkreislauf C bleibt aber im wesentlichen unverändert. Lediglich das Staubfilter 3 wird im Falle der Schlammtrocknung mit nachfolgender Schlammverbrennung gemäss Fig. 3 in den Abgasstrom 11 geschaltet, da ja Flugasche aus der Staubfeuerung der Brennkammer 60 im Abgas vorhanden ist. Das Trockengut wird mittels einer am Fuss des Trockengutsilos 14 angeordneten Dosierschnecke 17 in die durch das Brennluftgebläse 8 dem Staubbrenner 90 der Brennkammer 60 zuzuführenden Primärluft eindosiert, wobei diese vorher im Wärmetauscher 5 gemäss dem nach rechts zeigenden Pfeil Q mit Heissgas aus der Brennkammer 60 vorgewärmt wird. Die Brennkammer 60 ist hier vertikal stehend angeordnet, wobei die Flamme des Staubbrenners 90 von oben nach unten brennt und ein Ascheaustrag am Fusse der Brennkammer 60 angeordnet ist. Der im Kreislauf C umlaufende Brüdenstrom wird auch hier an der Stelle 5a hinter dem Wärmetauscher 5 in die beiden Teilströme PI und P2 aufgeteilt, wobei wieder der erste Brüdenteilstrom PI aus dem Brüdenkreislauf C herausgeführt und als Sekundärluft der Brennkammer 60, d.h. hier deren Staubbrenner 90, zugeführt wird. Ein Teil des in der Brennkammer 60 erzeugten Heissgases wird wieder der Mischkammer la zugeführt und dort mit dem im Brüdenkreislauf C verbleibenden zweiten, d.h. restlichen Brüdenteilstrom P2, zu dessen Aufheizung vor dem Mahltrockner 1 vermischt, während der restliche Teil

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des Heissgases einer Mischkammer 60m zugeführt, dort mit der durch das Kühlluftgebläse 10 herausgeführten Kühlluft vermischt, dadurch gekühlt und als Brennkammer-Abgas über den Wärmetauscher 5, das Aschefilter 3 und das Saugzuggebläse 7 in den Kamin 12 abgeführt wird. Der zu trocknende Klärschlamm wird gemäss dem Pfeil AI durch die Schlammpumpe 13 in den Mahltrockner 1 eingeführt, wobei sich die Fördermenge durch einen hinter dem Trockner angeordneten Temperaturfühler t für die Trocknungsbrüden in Abhängigkeit von der dortigen Brüdentemperatur dosieren lässt. Das vom Trockengutabscheider 2 abgeschiedene staubförmige Trockengut wird gemäss dem Pfeil A2 dem Silo 14 zugeführt. Die Last wird wieder mittels der beiden Klappen Dl und D2 für die beiden Brüdenteilströme PI bzw. P2 im Niedrigtemperaturbereich des Trocknersystems eingestellt und über die Brüdentemperaturregelung auch eingehalten.

Die Abgase der Trocknungsanlage werden in der Brennkammer 60 thermisch desodoriert, so dass Geruchsemissionen mit Sicherheit ausgeschlossen werden können. Überdies steht praktisch die gesamte Anlage unter Unterdruck, was verhindert, dass an irgendeiner Stelle der Anlage Gase und damit eventuell üble Gerüche austreten können. Die Temperaturüberwachung (mittels Temperaturfühler t) in der Brennkammer 60 sorgt dafür, dass die erforderliche Mindesttemperatur von 800°C als Bedingung für die Deso-dorierung jederzeit eingehalten wird. Dank der Rückführung von Trocknungsbrüden in die Brennkammer 60 kann trotz der geringen Luftüberschusszahl X von nur 1,3 bis 1,5 die Temperatur in der Brennkammer auf das für die thermische Desodorierung erforderliche Niveau von 800 bis 900°C gesenkt werden. Bei dieser Temperatur oxydieren sämtliche Geruchsstoffe, und daher sind die die Brennkammer verlassenden Abgase vollständig geruchsfrei.

Das in Fig. 3 veranschaulichte Schlammtrocknungs- und Verbrennungsystem ist sehr flexibel. Je nach Nachfrage kann Trockengut, z.B. als Humusträger für die Landwirtschaft, aus dem System entnommen werden, wobei die Entnahmemenge selbstredend durch einen Fremdbrennstoff, z.B. Heizöl oder Gas, das vor dem Brenner 90 durch eine Brennstoffpumpe 18 in die Primärluftleitung eingedüst wird, ersetzt werden muss.

Der Staubbrenner 90, der konstruktiv dem altbewährten Kohlenstaubbrenner entspricht, besteht im wesentlichen aus zwei koaxial ineinander gesteckten Rohren. Im Innenrohr des Brenners strömt die Primärluft mit dem als Brennstoff dienenden staubförmigen Schlammtrockengut und im Aus-senrohr die Sekundärluft, die aus dem vom Brüdenkreislauf C abgezweigten ersten Brüdenteilstrom besteht. Diese Konstruktion des Staubbrenners 90 ist in Fig. 3 der grösseren Deutlichkeit wegen nicht dargestellt. Sowohl der Primärais auch der Sekundärluftströmung kann mittels stationärer Leitschaufeln ein Drall erteilt und damit die Flammenform beeinflusst werden. Das Schlammpulver brennt dank seines hohen Anteils an flüchtigen Bestandteilen von ca. 50% bei 500°C sogar noch erheblich besser als normaler Kohlenstaub. Für den Notfall ist eine auf die beiden Brüdenstromklappen Dl und D2 wirkende Flammenüberwachung tf vorgesehen.

Auch bei diesem System werden — wie schon bei der Trocknerschaltung gemäss Fig. 2 — die Bedingungen für eine gute Wärmeökonomie erfüllt. Die Anlage weist eine niedrige Abgastemperatur von ca. 200°C auf und wird auch mit einer niedrigen Luftüberschusszahl X von nur 1,3 bis 1,5 betrieben. Zudem ist die Anlage thermisch gut isoliert, und die Verbrennung des Schlammpulvers geschieht mit gutem Ausbrand, wobei der Glühverlust unterhalb von 3 bis 5 % liegt. Durch eine sorgfältige thermische Isolierung des Brüdenkreislaufs C kann auch Kondensation und damit Korrosion verhindert werden.

In Fig. 3a ist eine Variante des Fliessschemas nach Fig. 3 dargestellt. Gleiche Teile der Trocknerschaltung, wie in Fig. 3, sind hier mit denselben Bezugszeichen versehen. Fig. 3a zeigt wieder, wie Fig. 3, ein Fliesschema zur Trocknung und anschliessenden Verbrennung von kommunalem Klärschlamm, hier jedoch für den Fall, dass wegen des hohen Gehaltes an Trockensubstanz im Eingangsschlamm bzw. wegen des hohen Heizwertes der Trockensubstanz bei der Schlammtrocknung erheblich mehr Trockengut anfällt als zur Erzeugung des Heissgases in der Brennkammer notwendig ist. In diesem Fall kann die aus der Trockenschlammverbrennung resultierende Überschusswärme in einem Kessel zur Erzeugung von Dampf bzw. Heisswasser verwendet werden. Dazu wird die Brennkammer, die zur Erzeugung des Heissgases für die Schlammtrocknung erforderlich ist, in den Dampf- bzw. Heisswasserkanal integriert.

Wie in Fig. 3, enthält der Brüdenkreislauf C nach Fig. 3a wieder den Mahltrockner 1, den Trockengutabscbeider 2, das Brüdenumwälzgebläse 4 und die Mischkammer la für die Zumischung des für die Schlammtrocknung zu verwendenden Heissgasteiles, während der Wärmetauscher (5 in Fig. 3) für die Rückgewinnung der Wärme aus den Abgasen durch den schon erwähnten Kessel ersetzt wird.

In Fig. 3a wird das im Trockengutabscheider 2 aus den Trocknungsbrüden abgeschiedene staubförmige Trockengut wieder zur Erzeugung von Heissgas für die Schlammtrocknung verwendet, wobei der dazu bestimmte Heissgasteil wieder der im Brüdenkreislauf C liegenden Mischkammer la zugeführt und dort mit dem im Brüdenkreislauf C verbleibenden zweiten Brüdenteilstrom P2 vermischt wird, wodurch dieser auf die erforderliche Trocknungstemperatur aufgeheizt wird. Die Brennkammer 60a ist hier in einen Dampfbzw. Heisswasserkessel 19 integriert, der auch mit einem als Luftvorwärmer dienenden Wärmetauscher 5a zur Vorwärmung der vom Brennluftgebläse 8 zugeführten Brennluft versehen ist. Das Trockengut wird aus dem Silo 14 mittels Transportluft, die durch ein Transportluftgebläse 20 herangeführt wird, über eine Leitung 21 dem Staubbrenner 90a zugeführt. Das Speisewasser wird gemäss dem Pfeil 22 dem Kessel 19 zugeführt, während der in diesem erzeugte Dampf (bzw. das Heisswasser) gemäss dem Pfeil 23 aus dem Kessel 19 austritt. Das Abgas wird aus dem Kessel 19, d.h. aus dessen Brennkammer 60a mittels des Saugzugventilators 7 über den Kamin ins Freie abgeführt.

Fig. 4 zeigt das Fliessschema einer Trocknerschaltung für Klärschlamm aus einer Werkskläranlage der chemischen Industrie. Da diese Trocknerschaltung derjenigen nach Fig. 2 für die Trocknung von kommunalem Klärschlamm weitgehend entspricht, ist in Fig. 4 das Fliesschema nur teilweise dargestellt. Im wesentlichen unterscheidet sich der in Fig. 4 veranschaulichte Trocknungsprozess von der Trocknerschaltung nach Fig. 2 nur dadurch, dass hinter dem Wärmetauscher ein Säurewäscher in die Abgasstrasse eingeschaltet ist, der die bei der Verbrennung von aus der Werkskläranlage stammenden Lösungsmittel entstehende Salzsäure (HCl) aus dem Abgas auswäscht.

In der Brennkammer 600 werden die Abfall-Lösungs-mittel, die bis zu 10% Chlor enthalten können und mittels einer Brennstoffpumpe 19 dem Brenner 900 zugeführt werden, bei einer Luftüberschusszahl X von 1,3 bis 1,5 verbrannt. Die mit Sauerstoff angereicherte, geruchstragende Abluft aus der Sauerstoff biologie der Werkskläranlage sowie die Abluft aus den dortigen Abwassertanks und die an allen sonstigen Geruchsstellen in der Werkskläranlage abgesaugte, unter Umständen Lösungsmitteldämpfe enthaltende Abluft wird durch das Brennluftgebläse 8 als Brennluft in

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die Brennkammer 600 eingeführt. Der in den Trockner 1 eindosierte Schlamm wird dort mit dem auf eine Temperatur von max 550°C erhitzten Brüden im Gleichstrom getrocknet. Mittels des Brüdenumwälzgebläses 4, welches die Brüdenströmung im Kreislauf C aufrechterhält, werden die hinter den beiden Trockengutabscheidern 2 und 3 noch 130 bis 140°C warmen Trocknungsbrüden in den Wärmetauscher 5 gedrückt, wo sie vom Abgas des Trocknungssystems auf eine Temperatur von ca. 330°C aufgeheizt werden.

Ein Säurewäscher 160 ist hier hinter dem Wärmetauscher 5 in die Abgasstrasse 11 eingeschaltet. Dieser Wäscher dient dazu, die bei der Verbrennung chlorhaltiger Abfall-Lösungsmittel in der Brennkammer 600 entstehende Salzsäure (HCl) aus dem Abgas auswaschen, bevor dieses durch den Kamin 12 ins Freie abgeführt wird. Zum Wiederaufheizen des im Säurewäscher 160 gewaschenen und dadurch abgekühlten Abgases auf eine Temperatur von ca. 150°C wird das ungewaschene Abgas im hier, vorzugsweise im korrosionsgefährdeten Teil, aus Glasrohren bestehenden Wärmetauscher 5 verwendet. Durch die Wiederaufheizung des Abgases vor dem Kamin wird die sonst normalerweise aus dem Kamin entweichende Dampfwolke und damit der sogennante «Schornsteinregen» vermieden.

Hochtemperaturkorrosionen, die bei Anwesenheit von Salzsäure und bei Metalltemperaturen oberhalb 450°C bis 500°C auftreten, werden durch Zugabe von Kühlluft mittels des Kühlluftgebläses 10 zu den Brennkammer-Abgasen verhindert, wodurch deren Temperatur von 800°C auf ca. 600°C gesenkt wird. Tieftemperaturkorrosionen setzen ein Auskondensieren von Salzsäure voraus. Durch Einstellen der Brüdentemperatur auf ca. 140°C vor dem Wärmetauscher 5 und sorgfältige thermische Isolierung kann Kondensation und damit Tieftemperaturkorrosion im Wärmetauscher 5 verhindert werden.

Die Anlage nach Fig. 4 besteht also einerseits aus dem Trocknerkreislauf C, der aus der Brennkammer 600 und über den Wärmetauscher 5 die für die Schlammtrocknung erforderliche Wärme bezieht und der umgekehrt seine überschüssigen Trocknungsbrüden an der Stelle 5a als Brüdenteilstrom PI in die Brennkammer 600 abgibt, und andererseits aus der Heiss-Abgasstromführung 11, umfassend den Wärmetauscher 5, den Säurewäscher 160, das Saugzuggebläse 7 und den Kamin 12.

Dank der geringen Luftüberschusszahl von nur 1,3 bis

1,5 in der Schlammverbrennung weist das Gas im Trocknerkreislauf C einen Sauerstoffgehalt von nur 5 bis 7 % auf. In diesem Zustand kann das Trocknergas als inert betrachtet werden, weil das Gas mit einem Sauerstoffgehalt unter-5 halb von 8 bis 10% nicht mehr zündfähig ist. Diese Tatsache erlaubt, auch entzündliche Schlämme, die noch Lösungsmittel enthalten, auf die zuvor beschriebene Weise zu trocknen. Denn dank des praktisch inerten Trocknergases im Brüdenkreislauf C können Brände oder gar Explosionen ins-10 besondere im Trockner 1 selbst überhaupt nicht mehr auftreten, was im Hinblick auf die Lösungsmittel enthaltenden Schlämme aus der Werkskläranlage der chemischen Industrie von entscheidender Bedeutung ist.

Der Trockner 1 wird mit einer Temperatur von max. 500 15 bis 550°C betrieben. Die maximale Temperatur der Wärmetauscherwand des Wärmetauschers 5 liegt unterhalb von 500°C. Deshalb ist auch unter Berücksichtigung der HC1-Atmosphäre eine einwandfreie Betriebssicherheit stets gewährleistet.

20 Die Abgase der Trocknungsanlage werden in der Brennkammer 600 thermisch desodoriert, so dass Geruchsemissionen mit Sicherheit ausgeschlossen werden können. Zudem steht die gesamte Anlage unter Unterdruck, was den Austritt von Gas und damit auch übler Gerüche an irgendei-25 ner Stelle der Anlage verhindert.

Auch in bezug auf den Staubauswurf genügt die Anlage strengsten Anforderungen. Das als Schlauchfilter ausgebildete Filter 3 (vgl. Fig. 2) reinigt die Brüden bis auf einen geringen Staubgehalt von nur 50 mg/Nm3. Derjenige Staub, 30 der mit den Brüden als .Sekundärluft in die Brennkammer 600 gelangt, verbrennt dort, so dass in jedem Fall der Aschegehalt der Abgase ganz erheblich unterhalb von 25 mg/Nm3 liegt.

Der Gasmengenfluss im Brüdenkreislauf C ist sehr stabil, 35 da das Brüdenumwälzgebläse 4 eine relativ steile Charakteristik aufweist.

Die Lasteinstellung erfolgt wieder über die beiden Klappen Dl und D2 für die beiden Brüdenteilströme PI bzw. P2 im Niedrigtemperaturbereich, wobei die einmal einge-40 stellte Last über die Brüdentemperaturregelung auch zuverlässig eingehalten wird. Die Temperaturüberwachung in der Brennkammer 600 sorgt dafür, dass eine Mindesttemperatur von 800°C als Bedingung für die erforderliche Desodo-rierung der Brennkammerabgase ständig eingehalten wird.

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5 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zum Trocknen von Schlamm, insbesondere kommunalem Klärschlamm, bei dem der Schlamm direkt mittels eines in einer Brennkammer (6, 60, 60a, 600) erzeugten Heissgases in einem Mahltrockner (1, la) getrocknet und dabei zugleich zerkleinert wird und daraufhin die aus der Schlammtrocknung resultierenden Trocknungsbrüden in einem Trockengutabscheider (2) vom staubförmigen Trockengut befreit werden, dadurch gekennezichnet, dass die aus der Schlammtrocknung resultierenden und anschiess-send vom Trockengut befreiten Trocknungsbrüden mittels eines Brüdengebläses (4) in einem geschlossenen, über den Mahltrockner (1, la) und den Trockengutabscheider (2) führenden Kreislauf kontinuierlich umgewälzt werden, und dass der so im Brüdenkreislauf (C) zirkulierende Brüdenstrom vor dem Mahltrockner (1, la) derart aufgeteilt wird, dass ein erster Brüdenteilstrom (Px) vor dem Mahltrockner (1, la) aus dem Brüdenkreislauf (C) herausgenommen und als Sekundärluft in die Brennkammer (6, 60, 60a, 600) eingeführt wird, während ein im Brüdenkreislauf (C) verbleibender zweiter Brüdenteilstrom (P2) mit einem Teil des in der Brennkammer (6, 60, 60a, 600) erzeugten Heissgases vermischt, dadurch auf die erforderliche Trocknungstemperatur aufgeheizt und daraufhin in den Mahltrockner (1, la) geführt wird, und dass der restliche Teil des in der Brennkammer erzeugten Heissgases durch gegenseitigen Wärmeaustausch mit einem dadurch aufzuheizenden, für die Schlammtrocknung zu verwendenden Medium abgekühlt und als Abgas in die freie Atmosphäre abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trocknung von Klärschamm aus einer kommunalen Abwasserkläranlage mit Faulung des Frischschlammes Faulgas der Kläranlage als Brenngas zur Erzeugung des Heissgases in der Brennkammer benutzt und dadurch zum Trocknen des aus vorentwässertem Faulschlamm bestehenden Klärschlammes verwendet wird, dass das aus dem restlichen Teil des Heissgases bestehende Brennkammer-Abgas, gegebenenfalls mit Kühlluft vermischt, durch den Wärmeaustausch mit den im Brüdenkreislauf (C) umgewälzten Trocknungsbrüden abgekühlt und daraufhin unter gleichzeitiger Rückgewinnung der Abgaswärme in einem Kondensator (16) zur Erzeugung von im Kreislauf geführtem Warmwasser für die Aufheizung des Frischschlammes im Faulraum der Kläranlage benutzt wird, und dass das durch die Dampfkondensation abgekühlte Abgas im gegenseitigen Wärmeaustausch mit dem unkondensierten Abgas wieder aufgeheizt und daraufhin in die freie Atmosphäre abgeführt wird, wobei die Trocknungsbrüden im Brüdenkreislauf (C) hinter dem Trockengutabscheider (2) in einem diesem nachgeschalteten Filter (3) vom Feinstaub befreit werden.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trocknung und anschliessenden Verbrennung von kommunalem Klärschlamm das im Trockengutabscheider (2) aus den Brüden abgeschiedene staubförmige Trockengut als Brennstoff zur Erzeugung des Heissgases in der Brennkammer (60, 60a) benutzt und dadurch zum Trocknen des Klärschlammes verwendet wird, dass das aus dem restlichen Teil des Heissgases bestehende Brennkammer-Abgas, gegebenenfalls mit Kühlluft vermischt, durch den Wärmeaustausch mit den im Brüdenkreislauf (C) umgewälzten Trocknungsbrüden abgekühlt, daraufhin in einem Aschefilter (3) von der Asche aus der Brennkammer befreit und schliesslich in die freie Atmosphäre abgeführt wird, und dass das im Trockengutabscheider (2) aus den umgewälzten Trocknungsbrüden abgeschiedene staubförmige Trockengut in den im gegenseitigen Wärmeaustausch mit dem Abgas aus der Brennkammer erwärmten Primärluftstrom für die Trockengutverbrennung eindosiert und zusammen mit diesem in die als Staubfeuerung ausgebildete Brennkammer (60, 60a) eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trocknung und anschliessenden Verbrennung von kommunalem Klärschlamm mit hohem Gehalt an Trockensubstanz das im Trockenabscheider (2) aus den Brüden abgeschiedene staubförmige Trockengut als Brennstoff zur Erzeugung des Heissgases in der Brennkammer (60a) benutzt und dadurch zum Trocknen des Klärschlammes verwendet wird, und dass der restliche Teil des in der Brennkammer (60a) erzeugten Heissgases durch gegenseitigen Wärmeaustausch mit der dadurch aufgeheizten, für die Heissgaserzeugung zu verwendenden Brennluft abgekühlt sowie in einem in die Brennkammer (60a) integrierten Kessel (19) zur Erzeugung von Dampf oder Heisswasser benutzt und schiesslich als Abgas in die freie Atmosphäre abgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Brüdenkreislauf (C) umgewälzte Brüdenmenge unabhängig von der Last konstant gehalten wird und dass die Schlammtrocknerleistung im Mahltrockner (1) über die Eintrittstemperatur der Trocknungsbrüden derart geregelt wird, dass das Mischungsverhältnis Brennkammer-Heissgas und aufgeheizter zweiter Brüdenteilstrom (P2) verändert wird, wobei die Lasteinstellung über je eine Klappe (D15 D2) für den ersten und zweiten Brüdenteilstrom

(Pj, P2) im Tieftemperaturbereich (6m) der Trocknungsanlage erfolgt und die eingestellte Last über die Brüdentemperaturregelung auch ständig eingehalten wird.