CH658449A5

CH658449A5 - Process and apparatus for the thermal treatment of aqueous sludges containing combustible substances

Info

Publication number: CH658449A5
Application number: CH8000/81A
Authority: CH
Inventors: Gerhard Moskau
Original assignee: Saarberg Fernwaerme Gmbh
Priority date: 1980-12-20
Filing date: 1981-12-15
Publication date: 1986-11-14
Also published as: DE3048351A1; DE3048351C2; ATA542081A; AT381922B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermischen Behandlung von wässrigen Schlämmen, welche brennbare Stoffe enthalten, bei dem die Schlämme bei erhöhtem Druck und bei erhöhter Temperatur einer Oxidation in einem Ofen unterworfen werden, wobei man mittels dem bei der Oxidation aus dem Schlamm erzeugten Gas-Dampfgemisch durch indirekten Wärmetausch den zur Oxidation kommenden Schlamm eindickt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Unter einer Oxidation ist dabei ausser der Verbrennung auch eine Verschwelung oder Vergasung zu verstehen.

Bei einem aus der DE-PS 27 53 537 bekannten Verfahren zur thermischen Behandlung von wässrigen Schlämmen wird ein Dünnschichtverdampfer mit einem Gas-Dampfgemisch aus einem druckfesten Ofen beheizt, wodurch insbesondere Klärschlamm soweit eingedickt wird, dass er in den Ofen eingespeist und ohne zusätzlichen Brennstoff verbrannt werden kann. Nachteilig ist, dass der Wärmeübergang vom Gas-Dampfgemisch zur Heizwand des Verdampferraumes des Dünnschichtverdampfers nicht hoch genug ist, so dass der Verdampfer zur Verbesserung des Wirkungsgrades grösser dimensioniert werden muss. Nachteilig ist ferner, dass das in den Dünnschichtverdampfer einströmende Gas-Dampfgemisch nicht gereinigt ist, sondern noch Schmutz- und Schadstoffe enthält.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die gesamte Wärme des Gas-Dampfgemisches besser in den Verdampferraum des Dünnschichtverdampfers eingeleitet werden kann, so dass die Abmessungen verringert werden können, wobei zugleich Schmutz- und Schadstoffe aus dem Gas-Dampfgemisch entfernt werden sollen.

Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass das Gas-Dampf-gemisch in unmittelbaren Kontakt mit einem Wärmeträgermedium gebracht wird, wobei die nutzbare Wärme des Gas-Dampfgemisches in das Wärmeträgermedium übergeht, und dass die Eindickung des Schlammes mit Hilfe des erwärmten Wärmeträgermediums vollzogen wird.

Vorteilhafterweise dient als Wärmeträgermedium das bei der Kondensation des Dampfes aus dem Gas-Dampfgemisch entstehende Kondenswasser, durch welches das Gas-Dampf-gemisch geleitet wird und welches dabei Nutzwärme aufnimmt, die es an den Verdampferraum eines Dünnschichtverdampfers abgibt. Auf diese Weise werden zugleich Schmutz-

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und Schadstoffe aus dem Gas-Dampfgemiseli entfernt; ferner findet ein besserer Wärmedurchgang vom Heizraum zum Verdampferraum des Dünnschichtverdampfers statt. Die Schmutz- und Schadstoffe werden kontinuierlich entfernt.

Im Einflussbereich des Dünnschichtverdampfers oder des Mischkondensators kann ein Wärmetauscher angeordnet sein, der überschüssige Wärme, die nicht für die Verdampfung des Schlammes benötigt wird, in ein Fernwärmenetz oder an andere Wärmeverbraucher speist.

Eine alternative Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gas-Dampfgemisch über einen Wärmetauscher in mittelbaren Kontakt mit einem Wärmeträgermedium gebracht wird, wobei die nutzbare Wärme des Gas-Dampfgemisches in das Wärmeträgermedium übergeht, und dass die Eindickung des Schlammes mit Hilfe des erwärmten Wärmeträgermediums vollzogen wird. Dieses Wärmeträgermedium kann einen höheren Siedepunkt als Wasser haben.

Die Beheizung des einzudickenden Schlammes mittels eines Wasser- bzw. Wärmeträgerbades bewirkt in vorteilhafter Weise eine schonende Eindickung, d.h. es treten keine örtlichen Überhitzungen auf, die zu einem «Anbrennen» eines empfindlichen, eiweissreichen Schlammes führen können.

Die Erfindung wird anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Dünnschichtverdampfer, dessen Heizraum mit Kondenswasser gefüllt ist,

Fig. 2 einen Dünnschichtverdampfer mit aussenliegendem Mischkondensator.

Mit 2 ist ein Dünnschichtverdampfer bezeichnet, dessen Heizraum 11 einen umlaufenden Düsenboden 16 aufweist. Dieser Heizraum 11 ist mit Kondenswasser bis zu einer gewissen Höhe gefüllt, durch welches aus einem druckfesten Ofen 3 über einen Filter 10 heisses Gas-Dampfgemisch geleitet wird. Über der Wasseroberfläche des Heizraumes 11 sind Tropfenabscheider 17 angeordnet. Die Anordnung arbeitet wie folgt:

Aus dem druckfesten Ofen 3 wird über Filter 10 ein Gas-Dampfgemisch eingeleitet, welches über einen Düsenboden 16 in das im Heizraum 11 befindliche, als Wärmeträgermedium fungierende Kondenswasser (Wasserbad) strömt. Dabei kondensiert der Dampf des Gas-Dampfgemisches und gibt seine fühlbare Wärme und Kondenswärme ab; das Gas enthält nur fühlbare Wärme, welche an das Kondenswasser abgegeben wird. Durch die Kondensation entsteht ständig neues Kondenswasser, das aber über einen Wärmetauscher 14 und eine Entspannungsmaschine 15 ständig entfernt wird, damit der Heizraum 11 nicht überfüllt wird. Der im Verdampferraum 11' des Dünnschichtverdampfers 2 bei der Eindickung

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des Schlammes entstehende Dampf wird ebenfalls verwertet und der eingedickte Schlamm über eine Pumpe in den Ofen 3 eingespeist.

Dem Schlamm, z.B. einem Industrieschlamm, können,

falls erforderlich, brennbare Stoffe in genügender Menge zusätzlich beigemischt werden, damit sich der Verbrennungsvorgang von selbst unterhält.

In Figur 2 ist ein Mischkondensator 1 vorgesehen, in dem das aus dem druckfesten Ofen 3 kommende Gas-Dampfgemisch über Filter 10 und Düsenböden 16 eingeleitet wird. Dabei kondensiert der Dampf des Gas-Dampfgemisches, während das abgekühlte, gereinigte Gas über einen Filter 12 und eine Abgasturbine 13 abgezogen wird. Die fühlbare Wärme des Gases sowie die fühlbare Wärme und Kondenswärme des Dampfes erwärmen das als Wärmeträgermedium dienende Kondenswasser, welches aus dem Mischkondensator 1 über eine Pumpe 4 in den Heizraum 11 des Dünnschichtverdampfers 2 gepumpt wird. Dort gibt es seine Wärme an den Verdampferraum 11' bzw. den Schlamm im Verdampferraum des Dünnschichtverdampfers 2 ab. Durch die ständige Kondensierung von Dampf entsteht überschüssiges Kondens wasser, das über Wärmetauscher 14 und Entspannungsmaschine 15 abgezogen wird. Das abgekühlte Kondenswasser wird aus dem Heizraum 11 über eine Rückleitung 5 zurück in den Mischkondensator 1 geführt, wo es wieder aufgewärmt und über Pumpe 4 in den Heizraum 11 des Dünnschichtverdampfers zurückbefördert wird.

Vorteilhaft ist bei beiden Ausführungsformen, dass durch die Gaswäsche im Kondenswasser der Filter 12, vorwiegend ein Elektrofilter, kleiner ausgelegt werden oder gänzlich entfallen kann.

Durch Zugabe von Chemikalien zur Schmutzfällung und/ oder Schadstoffbindung kann die Materialauswahl des Dünnschichtverdampfers und/oder Mischkondensators günstig beeinfiusst werden.

Anstelle eines Dünnschichtverdampfers können aber auch andere Verdampferausbildungsformen wie Rohrbündelverdampfer, Hohlschneckenverdampfer oder andere vorgesehen werden.

Durch die aussenliegende Anordnung des Mischkondensators ist aufgrund der grösseren Apparateabmessungen eine bessere Gaswäsche möglich.

Sofern die überschüssige Kondensatmenge nicht in der Lage ist, die Schmutz- und Schadstoffe in ausreichendem Masse abzuführen, kann ein gesonderter Waschwasserreini-gungskreislauf vorgesehen werden. Das gilt sowohl für den Dünnschichtverdampfer, als auch für den Mischkondensator und den Wärmetauscher.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur thermischen Behandlung von wässrigen Schlämmen, welche brennbare Stoffe enthalten, bei dem die Schlämme bei erhöhtem Druck und bei erhöhter Temperatur einer Oxidation in einem Ofen unterworfen werden, wobei man mittels dem bei der Oxidation aus dem Schlamm erzeugten Gas-Dampfgemisch durch indirekten Wärmetausch den zur Oxidation kommenden Schlamm eindickt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas-Dampfgemisch in unmittelbaren Kontakt mit einem Wärmeträgermedium gebracht wird, wobei die nutzbare Wärme des Gas-Dampfgemisches in das Wärmeträgermedium übergeht, und dass die Eindickung des Schlammes mit Hilfe des erwärmten Wärmeträgermediums vollzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeträgermedium das auskondensierte Wasser des Gas-Dampfgemisches dient, mit welchem der Heizraum eines Dünnschichtverdampfers angefüllt ist, dass das Gas-Dampfgemisch durch das sich im Heizraum befindliche Kondenswasser geleitet wird, wobei der Dampf des Gas-Dampf-gemisches kondensiert, dass das abgekühlte Gas abgezogen, und dass ständig mit Schmutz- und Schadstoffen beladenes Kondenswasser in einer Menge aus dem Heizraum abgezogen wird, welche der Menge des auskondensierten Dampfes entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeträgermedium das auskondensierte Wasser des Gas-Dampfgemisches dient, durch welches in einem besonderen, als Mischkondensator ausgebildeten Wärmetauscher das Gas-Dampfgemisch geleitet wird, wobei der Dampf kondensiert und das abgekühlte, gereinigte Gas abgezogen wird, dass das erwärmte Kondenswasser in den Heizraum des Dünnschichtverdampfers geleitet wird und seine Wärme an den Schlamm im Verdampferraum abgibt, dass abgekühltes Kondenswasser zur erneuten Erwärmung in den Mischkondensator zurückgeleitet wird und zugleich eine Menge mit Schmutz- und Schadstoffen beladenes Kondenswasser abgezogen wird, die der Menge des aus dem Dampf entstehenden Kondenswassers entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Einflussbereich des als Mischkondensator ausgebildeten Wärmetauschers und/oder des Dünnschichtverdampfers ein zusätzlicher Wärmetauscher angeordnet ist, mittels dem überschüssige Wärme aus dem Gas-Dampfgemisch in ein angeschlossenes Fernwärmenetz oder andere Wärmeverbraucher übertragbar ist.

5. Verfahren zur thermischen Behandlung von wässrigen Schlämmen, welche brennbare Stoffe enthalten, bei dem die Schlämme bei erhöhtem Druck und bei erhöhter Temperatur einer Oxidation in einem Ofen unterworfen werden, wobei man mittels dem bei der Oxidation aus dem Schlamm erzeugten Gas-Dampfgemisch durch indirekten Wärmetausch den zur Oxidation kommenden Schlamm eindickt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas-Dampfgemisch über einen Wärmetauscher in mittelbaren Kontakt mit dem Wärmeträgermedium gebracht wird, wobei die nutzbare Wärme des Gas-Dampfgemisches in das Wärmeträgermedium übergeht, und dass die Eindickung des Schlammes mit Hilfe des erwärmten Wärmeträgermediums vollzogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeträgermedium Wasser oder ein Stoff dient, dessen Siedepunkt über dem von Wasser liegt, beispielsweise ein Wärmeträgeröl, mit welchem der Heizraum des Dünnschichtverdampfers angefüllt ist, dass das Gas-Dampfge-misch durch einen Wärmetauscher geleitet wird, wobei der Dampf des Gas-Dampfgemisches kondensiert, dass das abgekühlte, gereinigte Gas abgezogen, und dass ständig Kondenswasser in einer Menge aus dem Wärmetauscher abgezogen wird, welche der Menge des auskondensierten Dampfes entspricht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme des überschüssigen, aus dem Heizraum des Dünnschichtverdampfers und/oder aus dem Wärmetauscher abfliessenden Kondenswassers in weiteren Wärmetauschern nutzbar gemacht und gegebenenfalls einer weiteren Verwertung zugeführt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Dünnschichtverdampfer (2), dessen Heizraum (11) mit Kondenswasser angefüllt ist und einen Düsenboden (16) aufweist, durch den das Gas-Dampfgemisch in das Kondenswasser einleitbar ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3, gekennzeichnet durch einen als Mischkondensator ausgebildeten Wärmetauscher (1), der mit Kondenswasser gefüllt ist und einen Düsenboden (16) aufweist, durch den das Gas-Dampfgemisch in das Kondenswasser einleitbar ist.