CH656114A5 - Process and apparatus for drying and incineration of sludges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen und Verbrennen von Schlämmen unter Verwendung einer mit einem Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut versehenen Wirbelschicht sowie eines der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffbrenners mit nachfolgendem Feststoffabscheider, wobei der Schlamm in den unteren Bereich der Wirbelschicht eingespeist wird.

Die Trocknung und Verbrennung von Schlämmen, z. B. aus Kläranlagen, gewinnt als Lösung eines Umweltproble-mes 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 Ver5

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brennungsgasen 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.

Darüber hinaus ist aus der DE-OS 2 851 609 ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemässen Art bekannt, bei welcher auch der Feststoffbrenner als Wirbelschicht ausgebildet ist, aus welcher einerseits das Auflocke-rungs/Wärmeträger-Schüttgut in die Trocknungswirbel-schicht und andererseits getrockneter Schlamm samt Auf-lockerungs/Wärmeträger-Schüttgut in den Feststoffbrenner überführt werden muss. Dieser doppelte Feststofftransport, der im Hinblick auf das Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut offensichtlich aus wärmetechnischen Gründen vorgenommen wird, stellt beim Betreiben der Anlage einen Verfahrensnachteil und bei ihrem Errichten einen Investitionsnachteil dar. Darüber hinaus muss ein Wärmetauscher vorgesehen werden, in dem die heissen Verbrennungsgase indirekt durch Wärmeaustausch die für die Wirbelschichten eingesetzten Wärmegase erhitzen, so dass ein nicht unerheblicher Teil der fühlbaren Wärme der Verbrennungsgase für den Trocknungsprozess verlorengeht.

Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemässen Art zu verwirklichen, wobei die vorerwähnten Nachteile vermieden werden, indem auf einfachere Weise 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 in Frage. 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 Faulschlämmen 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 Einführstelle für das Wirbelgas (Anströmboden) liegen, da sich herausgestellt hat, dass durch diese Massnahme eine gleichmässigere Schlammverteilung über die Qüer-schnittsfläche der Wirbelschicht erreicht wird. Die Förderung des Schlammes unter gleichzeitiger Trocknung durch das wirbelnde Auflockerungs/Wärmetrager-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 Feststoffabscheider 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 Zellradschleuse 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 Gäsmenge zuzuführen und die Gastemperatur auf dem für die Trocknung besten Niveau einzustellen. Dabei sollen diese Temperaturen nicht

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zu hoch liegen, um die Wärmeverluste des die Wirbelschicht verlassenden Wirbelgases in Grenzen zu halten; Temperaturen für das in die Wirbelschicht eintretende Wirbelgas von 500-800 'C haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.

Das zuzumischende Gas kann alternativ oder kumulativ 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 allzuviel 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 Feststoffbrenner 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.

Zum Anfahren oder Warmhalten der Schlammtrock-nungs- 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 Zwecken 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 Ab-schlammes 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.

Die gestellte Aufgabe wird, in bezug auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, durch die Merkmale von Patentanspruch 8 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 vergrösser-te 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 V20 bis Vs der Wirbelschichthöhe. In dem bereits oben beschriebenen Fall würde eine Höhe von 100 mm besonders günstig sein. Höherliegende Aufgabestellen vermindern die Verweilzeit und den Trocknungsgrad des Schlammes im Wirbelschichtofen, während geringere Höhen die Gefahr von Verbackungen und Verkrustungen des Anströmbodens entstehen lassen können; im letzteren Fall würde die dispergierende Wirkung des Auflockerungs/Wärme-träger-Schüttgutes vermindert sein.

Es hat sich herausgestellt, dass, im Gegensatz zu dem nach dem Stand der Technik üblichen, sich erfindungsgemäss ein als Rost ausgebildeter Anströmboden besonders empfiehlt. Die bisher verwendeten Systeme einer Gasumlen-kung, z.B. durch Glocken oberhalb der Gasaustrittsstellen, sind insoweit nämlich von Nachteil, als sie den Durchtritt von im Wirbelgas noch vorhandenen Feststoffteilchen behindern; dies wird durch einen Rost, vorzugsweise einen Roststabboden, vermieden. Dadurch braucht die Abschei-dung 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 temperatur-mässigen Homogenisierung des Wirbelgases führt rad 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 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 Rück-beziehung.

Es zeigen:

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

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

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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 Auflocke-rungs/Wärmeträger-Schüttgutschicht, die vorzugsweise aus Quarzsand gleichmässiger Körnung von z.B. 1-2 mm besteht und eine Höhe von 500-800/ mm aufweist.

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, z. 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 (xm 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 11 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.

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, 24 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 mengen-mässig 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 Biobek-ken einer Kläranlage zurückgeleitet

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 Fig. 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. Solche Schlammaufgabelanzen sind vorzugsweise gestaffelt quer zur Bildebene angeordnet, wobei die in Fig. 2 dargestellte Ansichtsseite die Schmalseite des Wirbelschichtofens 1 darstellt.

Ausführungsbeispiel

Es stand eine, im Prinzip der Fig. 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 gleich-massig in einer Höhe von 100 mm über den Anströmboden verteilt; es handelte sich dabei um Aufgabelanzen gemäss Fig. 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 Temperatur 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 des Schlammtrocknungsbetriebes im WSO stellte sich eine Höhe der Quarzsand-Wirbelschicht von zwischen 0,7 und 0,8 m ein 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 1181 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

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einfachen Feststoffbrenner mit einem inneren Durchmesser von etwa 300 mm, einem tangentialen Trockensubstanzein-lass für pneumatische Feststoffaufgabe 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.

Das in dem der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffabscheider anfallende Wirbelgas wurde ungekühlt zu etwa 60% zum Feststoffbrenner zur Herstellung des Mischgases zurückgeführt. Der Rest diente in einem Wärmetauscher zur Vorwärmung der Verbrennungsluft, die etwa 70 Nm3/h und eine Temperatur von 115 C erreichte, wobei sich das Restgas auch auch 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.

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2 Blatt Zeichnungen

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1.4. nachfolgend in dem Feststoffbrenner verbrannt wird und

1.3. in einem nachgeschalteten Feststoffabscheider vom Wirbelgas getrennt sowie

1.2. gemeinsam mit dem Wirbelgas von oberhalb der Wirbelschicht abgeführt,

1.1. unter gleichzeitiger Trocknung durch das wirbelnde Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut hindurch nach oben gefördert,

1. der gesamte Schlamm

1.4. nachfolgend in dem Feststoffbrenner verbrannt wird und

1.3. in einem nachgeschalteten Feststoffabscheider vom Wirbelgas getrennt sowie

1.2. gemeinsam mit dem Wirbelgas von oberhalb der Wirbelschicht abgeführt,

1.1. unter gleichzeitiger Trocknung durch das wirbelnde Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut hindurch nach oben gefördert,

1. der gesamte Schlamm

1.4. nachfolgend in dem Feststoffbrenner verbrannt wird und

1.3. in einem nachgeschalteten Feststoffabscheider vom Wirbelgas getrennt sowie

1.2. gemeinsam mit dem Wirbelgas von oberhalb der Wirbelschicht abgeführt,

1.1. unter gleichzeitiger Trocknung durch das wirbelnde Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut hindurch nach oben gefördert,

1. der gesamte Schlamm

1. Verfahren zum Trocknen und Verbrennen von Schlämmen unter Verwendung einer mit einem Auflocke-rungs/Wärmeträger-Schüttgut versehenen Wirbelschicht sowie eines der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffbrenners mit nachfolgendem Feststoffabscheider, wobei der Schlamm in den unteren Bereich der Wirbelschicht eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass

2. die heissen Verbrennungsgase nach erfolgter, weitgehender Abtrennung der Verbrennungsrückstände der Wirbelschicht als das wärmeliefernde Wirbelgas für die Schlammtrocknung zugeleitet werden, wobei bei Schlämmen mit relativ niedrigem Heizwert eine entsprechend verstärkte mechanische Vorentwässerung erfolgt.

2. die heissen Verbrennungsgase nach erfolgter, weitgehender Abtrennung der Verbrennungsrückstände der Wirbelschicht als das wärmeliefernde Wirbelgas für die Schlammtrocknung zugeleitet werden, wobei dass für die Abgabe an die Atmosphäre unerwünschte Bestandteile des nicht im Kreislauf geführten Wirbelgases nachverbrannt oder in Biobecken rückgeführt werden.

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

2. die heissen Verbrennungsgase nach erfolgter, weitgehender Abtrennung der Verbrennungsrückstände der Wirbelschicht als das wärmeliefernde Wirbelgas für die Schlammtrocknung zugeleitet werden.

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PATENTANSPRÜCHE

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

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Feststoffbrenner zugeführte Verbrennungsluft vorerhitzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffbrenner zum Anfahren oder Warmhalten der Schlammtrocknungs- und Verbrennungsanlage mit einem gesondert zugeführten Brennstoff betrieben wird.

6. Verfahren zum Trocknen und Verbrennen von Schlämmen unter Verwendung einer mit einem Auflocke-rungs/Wärmeträger-Schüttgut versehenen Wirbelschicht sowie eines der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffbrenners mit nachfolgendem Feststoffabscheider, wobei der Schlamm in den unteren Bereich der Wirbelschicht eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass

7. Verfahren zum Trocknen und Verbrennen von Schlämmen unter Verwendung einer mit einem Auflocke-rungs/Wärmeträger-Schüttgut versehenen Wirbelschicht sowie eines der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffbrenners mit nachfolgendem Feststoffabscheider, wobei der

Schlamm in den unteren Bereich der Wirbelschicht eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass

8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 unter Verwendung einer mit einem Auflockerungs/Wärmeträger-Schüttgut versehenen Wirbelschicht sowie eines der Wirbelschicht nachgeschalteten Feststoffbrenners mit nachfolgendem Feststoffabscheider, gekennzeichnet durch einen länglichen, von unten angeströmten Wirbelschichtofen (1) mit auf seine Längsausdehnung verteilten mehreren Schlamm-Aufgabestellen (4), einem seinem Gasraum nachgeschalteten Feststoffabscheider (6) für aie Trennung des gesamten getrockneten Schlammes vom Wirbelgas sowie einen mit den Abgasen des Feststoffbrenners (8) beaufschlagten Anströmboden (5) des Wirbelschichtofens (1).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch seitlich in den Wirbelschichtofen (1) eingeführte Schlamm-Aufgabelanzen (31) an den Schlammaufgabestellen (4).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Höhe der Schlamm-Aufgabestelle (4) über dem Anströmboden (5) von V20 bis Vs der Wirbelschichthöhe.

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

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