CH658449A5 - Process and apparatus for the thermal treatment of aqueous sludges containing combustible substances - Google Patents
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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. The invention relates to a process for the thermal treatment of aqueous sludges which contain combustible substances, in which the sludges are subjected to oxidation in an oven at elevated pressure and at elevated temperature, the gas being produced from the sludge during the oxidation -Vapor mixture thickened the sludge to be oxidized by indirect heat exchange, and a device for carrying out the process.
Unter einer Oxidation ist dabei ausser der Verbrennung auch eine Verschwelung oder Vergasung zu verstehen. In addition to combustion, oxidation is also to be understood to mean carbonization or gasification.
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. In a process known from DE-PS 27 53 537 for the thermal treatment of aqueous sludges, a thin-film evaporator is heated with a gas-steam mixture from a pressure-resistant furnace, whereby sewage sludge in particular is thickened to such an extent that it is fed into the furnace and burned without additional fuel can be. The disadvantage is that the heat transfer from the gas-steam mixture to the heating wall of the evaporator chamber of the thin-film evaporator is not high enough, so that the evaporator must be dimensioned larger to improve the efficiency. Another disadvantage is that the gas-vapor mixture flowing into the thin-film evaporator is not cleaned, but still contains dirt and pollutants.
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. The object of the invention is therefore to avoid these disadvantages and to provide a method of the type mentioned, in which the entire heat of the gas-steam mixture can be better introduced into the evaporator chamber of the thin-film evaporator, so that the dimensions can be reduced, at the same time Dirt and pollutants are to be removed from the gas-steam mixture.
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. According to the invention, this is achieved in a method of the type mentioned at the outset by bringing the gas / steam mixture into direct contact with a heat transfer medium, the usable heat of the gas / steam mixture being transferred to the heat transfer medium and by thickening the sludge with the aid of the heated heat transfer medium is carried out.
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- Advantageously, the heat transfer medium is the condensate formed during the condensation of the steam from the gas-steam mixture, through which the gas-steam mixture is passed and which thereby absorbs useful heat which it emits to the evaporator chamber of a thin-film evaporator. In this way, dirt
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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. and removes pollutants from the gas vapor mixture; there is also a better heat transfer from the boiler room to the evaporator room of the thin-film evaporator. The dirt and pollutants are continuously removed.
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. In the area of influence of the thin-film evaporator or the mixing condenser, a heat exchanger can be arranged, which feeds excess heat that is not required for the evaporation of the sludge into a district heating network or to other heat consumers.
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. An alternative embodiment of the method according to the invention is characterized in that the gas-steam mixture is brought into indirect contact with a heat transfer medium via a heat exchanger, the usable heat of the gas-steam mixture being transferred into the heat transfer medium, and in that the thickening of the sludge with the help of the heated heat transfer medium is carried out. This heat transfer medium can have a higher boiling point than water.
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. Heating the sludge to be thickened by means of a water or heat transfer bath advantageously causes gentle thickening, i.e. there is no local overheating, which can lead to the burning of a sensitive, protein-rich sludge.
Die Erfindung wird anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail with reference to a schematically illustrated embodiment in the drawings. Show it:
Fig. 1 einen Dünnschichtverdampfer, dessen Heizraum mit Kondenswasser gefüllt ist, 1 is a thin film evaporator, the boiler room is filled with condensed water,
Fig. 2 einen Dünnschichtverdampfer mit aussenliegendem Mischkondensator. Fig. 2 shows a thin film evaporator with an external mixing condenser.
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: 2 denotes a thin-film evaporator, the heating chamber 11 of which has a circumferential nozzle base 16. This heating chamber 11 is filled with condensed water up to a certain height, through which hot gas-steam mixture is passed from a pressure-resistant furnace 3 via a filter 10. Droplet separators 17 are arranged above the water surface of the boiler room 11. The arrangement works as follows:
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 A gas-steam mixture is introduced from the pressure-resistant furnace 3 via filter 10 and flows via a nozzle base 16 into the condensation water (water bath) which is located in the heating chamber 11 and acts as a heat transfer medium. The vapor of the gas-vapor mixture condenses and gives off its sensible heat and heat of condensation; the gas contains only sensible heat, which is given off to the condensed water. The condensation constantly creates new condensed water, which is, however, continuously removed via a heat exchanger 14 and a relaxation machine 15, so that the boiler room 11 is not overfilled. That in the evaporator chamber 11 'of the thin-film evaporator 2 during the thickening
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des Schlammes entstehende Dampf wird ebenfalls verwertet und der eingedickte Schlamm über eine Pumpe in den Ofen 3 eingespeist. The steam resulting from the sludge is also utilized and the thickened sludge is fed into the furnace 3 by means of a pump.
Dem Schlamm, z.B. einem Industrieschlamm, können, The mud, e.g. an industrial sludge,
falls erforderlich, brennbare Stoffe in genügender Menge zusätzlich beigemischt werden, damit sich der Verbrennungsvorgang von selbst unterhält. if necessary, flammable substances are added in sufficient quantities so that the combustion process maintains itself.
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. In Figure 2, a mixing condenser 1 is provided, in which the gas-steam mixture coming from the pressure-resistant furnace 3 is introduced via filters 10 and nozzle bottoms 16. The vapor of the gas-vapor mixture condenses, while the cooled, cleaned gas is drawn off via a filter 12 and an exhaust gas turbine 13. The sensible heat of the gas as well as the sensible heat and condensation heat of the steam heat the condensation water serving as the heat transfer medium, which is pumped out of the mixing condenser 1 via a pump 4 into the heating chamber 11 of the thin-film evaporator 2. There it gives off its heat to the evaporator chamber 11 ′ or the sludge in the evaporator chamber of the thin-film evaporator 2. The constant condensation of steam creates excess condensed water, which is drawn off via heat exchanger 14 and expansion machine 15. The cooled condensed water is fed out of the heating chamber 11 via a return line 5 back into the mixing condenser 1, where it is warmed up again and conveyed back via pump 4 into the heating chamber 11 of the thin-film evaporator.
Vorteilhaft ist bei beiden Ausführungsformen, dass durch die Gaswäsche im Kondenswasser der Filter 12, vorwiegend ein Elektrofilter, kleiner ausgelegt werden oder gänzlich entfallen kann. In both embodiments, it is advantageous that the gas scrubbing in the condensed water makes the filter 12, predominantly an electrostatic filter, smaller or can be dispensed with entirely.
Durch Zugabe von Chemikalien zur Schmutzfällung und/ oder Schadstoffbindung kann die Materialauswahl des Dünnschichtverdampfers und/oder Mischkondensators günstig beeinfiusst werden. The choice of material for the thin-film evaporator and / or mixing condenser can be favorably influenced by adding chemicals for dirt precipitation and / or binding of pollutants.
Anstelle eines Dünnschichtverdampfers können aber auch andere Verdampferausbildungsformen wie Rohrbündelverdampfer, Hohlschneckenverdampfer oder andere vorgesehen werden. Instead of a thin-film evaporator, other forms of evaporator design, such as tube bundle evaporators, hollow screw evaporators or others, can also be provided.
Durch die aussenliegende Anordnung des Mischkondensators ist aufgrund der grösseren Apparateabmessungen eine bessere Gaswäsche möglich. Due to the external arrangement of the mixing condenser, better gas scrubbing is possible due to the larger apparatus dimensions.
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. If the excess amount of condensate is not able to remove the pollutants and pollutants to a sufficient extent, a separate wash water cleaning circuit can be provided. This applies to the thin film evaporator as well as to the mixing condenser and the heat exchanger.
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