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Stand der Technik
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Die Erfindung geht insbesondere aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 197 04 201 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trocknen von Klärschlamm bekannt. Die Vorrichtung umfasst zwei Becken, wobei der nasse Klärschlamm in einem ersten Becken entwässert wird. Der entwässerte Klärschlamm wird dann in ein zweites Becken verschoben, um dort getrocknet zu werden. Das zweite Becken weist hierzu einen als Lochblech ausgestalteten Boden auf, auf dem der Klärschlamm verteilt wird. Der vollständig getrocknete Klärschlamm wird mittels einer Räumeinrichtung in einen Container verschoben, um die beiden Becken erneut zu befüllen.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung geht insbesondere aus von einem Verfahren zum Trocknen von Material, insbesondere von Klärschlamm, bei dem das Material in einer Schicht zum Trocknen auf eine Auflagefläche aufgebracht wird, die insbesondere durchlüftet ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass auf die aufgebrachte untere Schicht wenigstens eine weitere, obere Schicht aus dem Material aufgebracht wird. Durch ein entsprechendes Verfahren kann eine vorteilhaft effektive Trocknung erreicht werden, und zwar insbesondere, wenn ein Bereich der unteren Schicht, auf den die weitere obere Schicht aufgebracht wird, vor dem Aufbringen der oberen Schicht einem Trocknungsvorgang unterzogen wird. Vorzugsweise sind zumindest 20% und insbesondere zumindest 50% der unteren Schicht einem Trocknungsvorgang unterzogen, bevor die weitere, obere Schicht auf die untere Schicht aufgebracht wird. Vorzugsweise wird der Bereich der unteren Schicht, auf den die weitere, obere Schicht aufgebracht wird, mit einem Durchlüftungsvorgang, bei dem insbesondere ein warmes Gas, insbesondere warme Luft, durch denselben geblasen wird, zumindest teilweise getrocknet, insbesondere zumindest 5 sec lang, bevor die weitere, obere Schicht auf den Bereich aufgebracht wird. Die untere Schicht kann beim Aufbringen der oberen Schicht dem Trocknungsvorgang, wie insbesondere einem Durchlüftungsvorgang, unterzogen werden, oder es kann auch der Trocknungsvorgang der unteren Schicht beim Aufbringen der oberen Schicht unterbrochen werden.
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Die eitere, obere Schicht wird vorzugsweise getrocknet, indem Gas, insbesondere aufgewärmte Luft, durch die untere und die weitere, obere Schicht hindurch geblasen wird. Nachdem die untere Schicht zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest weitgehend getrocknet ist, kann diese mit einer Strömung von der Auflagefläche nach oben vorteilhaft einfach durchblasen werden, wodurch die durch die untere Schicht hindurch tretende Strömung zur weiteren Trocknung der unteren Schicht und zur Trocknung der zumindest einen weiteren, oberen Schicht genutzt werden kann. Die Materialschichten könnten direkt und/oder auch indirekt aufeinander aufgebracht werden, beispielsweise indem zwischen zwei Schichten aus dem gleichen Material eine oder mehrere Schichten aus einem anderen Material und/oder auch aus verschiedenen Materialien aufgebracht werden. Die untere Auflagefläche kann von einer unteren Materialschicht und/oder von einem Boden einer Trocknungsbehältereinheit gebildet sein.
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Um eine vorteilhafte durchströmbare Schicht zu erreichen, wird das Material entweder beim und/oder nach dem schichtweisen Aufbringen zerkleinert und/oder aufgelockert, wie vorzugsweise mit einer Fräseinheit.
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Zur Trocknung des Materials können verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Energiequellen genutzt werden, jedoch besonders vorteilhaft wird zur Trocknung des Materials eine Abwärme einer Maschine, und zwar besonders bevorzugt einer Maschine zur Umwandlung eines Brennstoffes in elektrische Energie, genutzt. Unter einer „Maschine” soll in diesem Zusammenhang ein Generator, eine Turbine und/oder insbesondere ein Motor verstanden werden. Besonders bevorzugt wird die Abwärme einer Maschine einer Biogasanlage genutzt.
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Wird mittels einer Trocknungsgraderkennungsvorrichtung wenigstens eine Kenngröße für einen Trocknungsgrad des Materials erfasst, kann eine einfache Bedienbarkeit und insbesondere vorteilhaft eine zumindest teilweise Automatisierung erreicht werden. Vorzugsweise kann insbesondere eine Beschickung zumindest teilweise abhängig von der ermittelten Kenngröße zumindest teilweise automatisiert erfolgen. Die Trocknungsgraderkennungsvorrichtung kann verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Erfassungsmittel, insbesondere Sensormittel, aufweisen, wie Feuchtigkeitssensoren und/oder besonders vorteilhaft Drucksensoren, mittels denen ein Strömungswiderstand einer Schicht oder mehrerer Schichten und daraus folgend ein Trocknungsgrad ermittelt werden kann.
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Ferner wird eine Trocknungsvorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Die Trocknungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Ausbringbehältereinheit zum schichtweisen Ausbringen des zu trocknenden Materials, mit einer höhenverstellbaren Ausbringfunktionseinheit. Dabei soll unter einer „Ausbringfunktionseinheit” insbesondere eine Einheit verstanden werden, die einen Vorratsbehälter, eine Ausbringöffnung, eine Ausbringfördereinheit, wie eine Förderwalze und/oder eine Materialzerkleinerungs- und/oder eine Materialauflockerungseinheit, aufweist. Durch eine entsprechende Trocknungsvorrichtung kann besonders vorteilhaft das zu trocknende Material in mehreren Schichten übereinander aufgebracht werden. Insbesondere können besonders vorteilhaft gleichmäßige Schichtdicken erreicht werden, wodurch ein vorteilhaftes gleichmäßiges Austrocknen erzielt werden kann. Mittels einer Materialzerkleinerungs- und/oder Materialauflockerungseinheit können Schichten erreicht werden, die vorteilhaft gleichmäßig mit einem Gasstrom, wie insbesondere einem aufgewärmten Luftstrom, durchströmbar sind. Die Materialzerkleinerungs- und/oder Materialauflockerungseinheit kann verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Mittel aufweisen. Besonders vorteilhaft weist die Einheit jedoch wenigstens eine Walze auf, die mit dem zu trocknenden Material beim oder nach dem Ausbringen in Kontakt kommt.
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Vorzugsweise weist die Ausbringbehältereinheit wenigstens eine Antriebseinheit auf, wie insbesondere einen Motor, mittels der die Ausbringbehältereinheit und/oder ein Teil der Ausbringbehältereinheit bewegt und/oder mittels der wenigstens ein Mittel der Materialzerkleinerungs- und/oder Materialauflockerungseinheit, wie insbesondere eine Walze, angetrieben werden kann.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Trocknungsvorrichtung eine Trocknungsbehältereinheit zum Trocknen des Materials aufweist, die eine durchlüftete Auflagefläche und eine Strömungsausgleichseinheit aufweist, die zumindest zum Ausgleich von Strömungsunterschieden über der Auflagefläche vorgesehen ist. Unter der „Strömungsausgleichseinheit” soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest ein und vorzugsweise mehrere Strömungsausgleichselemente, wie insbesondere Strömungsumlenkelemente, aufweist, und die dazu vorgesehen ist, bei einer Betrachtung ohne die Strömungsausgleichseinheit über der Auflagefläche auftretende Volumenstromunterschiede zumindest zu reduzieren. Vorzugsweise weist die Strömungsausgleichseinheit mehrere, in einem Strömungskanal unterhalb der Auflagefläche angeordnete Strömungsumlenkelemente auf. Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann vorteilhaft eine gleichmäßige Durchlüftung und damit eine gleichmäßige Trocknung einer Schicht erreicht werden.
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Ist die Strömungsausgleichseinheit einstellbar ausgebildet, kann vorteilhaft eine Einstellung an unterschiedliche Bedingungen ermöglicht werden.
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Die Trocknungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Trocknungsgraderkennungsvorrichtung, die zur Ermittlung wenigstens einer Kenngröße für einen Trocknungsgrad des Materials vorgesehen ist.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine schematisierte Darstellung einer Biogasanlage bei einem Einbringen einer ersten Materialschicht,
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2 einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung aus 1 nach dem Einbringen der ersten Materialschicht und
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3 den vergrößerten Ausschnitt der Darstellung aus 1 bei einem Einbringen einer zweiten Materialschicht.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt eine Biogasanlage mit einer Trocknungsvorrichtung zur Trocknung von Material 10, und zwar zur Trocknung von Klärschlamm. Die Biogasanlage weist einen Behälter 28 auf, der zur Aufnahme von Biomaterial vorgesehen ist. Ferner umfasst die Biogasanlage eine von einem Motor gebildete Maschine 20, die dazu vorgesehen ist, ein mittels eines Biomaterials erzeugtes Gas zu verbrennen und durch Antrieb eines nicht näher dargestellten Generators elektrische Energie zu erzeugen.
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Die Maschine 20 ist mit einem Wärmetauscher 32 gekoppelt, der dazu vorgesehen ist, eine Abwärme der Maschine 20 zu nutzen, und zwar zur Erwärmung eines Luftstroms 34 (1 und 2). Ferner ist die Maschine 20 mit einem Lüfter 36 gekoppelt, der dazu vorgesehen ist, den Luftstrom 34 zu erzeugen. Die Abwärme der Maschine 20 wird zur Trocknung des Klärschlamms genutzt. Hierzu ist der Lüfter 36 über einen Luftkanal 30 mit einer Trocknungsbehältereinheit 18 der Trocknungsvorrichtung verbunden.
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Die Trocknungsbehältereinheit 18 weist eine durchlüftete Auflagefläche 15 auf, unter der ein in die Trocknungsbehältereinheit 18 integrierter Strömungskanal 38 angeordnet ist. Der Luftkanal 30 ist am Strömungskanal 38 angeschlossen. Die Auflagefläche 15 wird von einem Gitterrost gebildet, der mit Abstand zu einem Boden der Trocknungsbehältereinheit 18 befestigt ist. Alternativ zu einem Gitterrost sind auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Elemente denkbar, die eine durchlüftete Auflagefläche bilden können, wie ein Lochblech usw.
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Innerhalb des Strömungskanals 38 ist eine einstellbare Strömungsausgleichseinheit 26 angeordnet, die zum Ausgleich von Strömungsunterschieden über der Auflagefläche 15 vorgesehen ist. Die Strömungsausgleichseinheit 26 weist mehrere einstellbare, und zwar in ihrer Schwenkstellung verstellbare, Strömungsumlenkmittel 40 auf. Die Strömungsumlenkmittel 40 sind in Strömungsrichtung 70 hintereinander angeordnet.
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Die Trocknungsvorrichtung weist ferner eine Ausbringbehältereinheit 16 auf, die zum schichtweisen Ausbringen des zu trocknenden Materials 10 vorgesehen ist. Die Ausbringbehältereinheit 16 weist eine Lagereinheit 42 auf, mit der die Ausbringbehältereinheit 16 auf der Trocknungsbehältereinheit 18 gelagert ist. Die Lagereinheit 42 umfasst ein Fahrgestell 44 mit Rädern 46, die auf einem oberen Randbereich der Trocknungsbehältereinheit 18 abrollbar abgestützt sind. Die Räder 46 sind mittels eines Motors 48 der Ausbringbehältereinheit 16 antreibbar. Anstatt der Lagereinheit 42 zum Aufständern der Ausbringbehältereinheit 16 auf der Trocknungsbehältereinheit 18 könnte die Ausbringbehältereinheit 16 auch an einer Einheit aufgehängt werden, wie insbesondere an einer Decke oder an einem Traggestell.
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Ferner umfasst die Ausbringbehältereinheit 16 eine relativ zur Lagereinheit 42 beweglich gelagerte, höhenverstellbare Ausbringfunktionseinheit 22. Die Ausbringfunktionseinheit 22 umfasst einen Vorratsbehälter 50, der zur Aufnahme des Materials 10 vorgesehen ist. Der Vorratsbehälter 50 ist von oben beschickbar und weist an seinem unteren Ende eine Ausbringöffnung auf. Um eine vorteilhafte Materialzuführung zur Ausbringöffnung zu gewährleisten, ist der Vorratsbehälter 50 an seinem unteren Ende trichterförmig ausgebildet.
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Ferner umfasst die Ausbringfunktionseinheit 22 eine Materialzerkleinerungs- und Materialauflockerungseinheit 24. Die Materialzerkleinerungs- und Materialauflockerungseinheit 24 umfasst eine Ausbringwalze 52. Die Ausbringwalze 52 ist an der Ausbringöffnung angeordnet. An der Ausbringwalze 52 sind sich in radialer Richtung nach außen erstreckende Schaufeln angeordnet, die das Material 10 vorteilhaft aus dem Vorratsbehälter 50 in die Trocknungsbehältereinheit 18 fördern und dabei gleichzeitig das Material 10 zerkleinern und auflockern. Ferner umfasst die Materialzerkleinerungs- und Materialauflockerungseinheit 24 Fräswalzen 54, und zwar zwei in Fahrtrichtung 56 der Ausbringbehältereinheit 16 hintereinander angeordnete Fräswalzen 54. Alternativ könnte auch nur eine Fräswalze oder auch mehr als zwei Fräswalzen vorgesehen sein. Die Fräswalzen 54 dienen ebenfalls zur Materialzerkleinerung und Materialauflockerung und zudem zur gleichmäßigen Verteilung des Materials 10 innerhalb der Trocknungsbehältereinheit 18. Die Ausbringwalze 52 und die Fräswalzen 54 sind mittels eines Motors 58 antreibbar. Die Ausbringbehältereinheit 16 umfasst ferner einen Motor 72 zur Höhenverstellung der Ausbringfunktionseinheit 22. Alternativ zu jeweils einem Motor für eine Antriebsfunktion könnte auch zumindest ein Motor für zumindest zwei Antriebsfunktionen, wie beispielsweise zum Antrieb der Räder 46 und zur Höhenverstellung usw., genutzt werden.
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Zum Trocknen des Materials 10 wird dieses zuerst in einer ersten Schicht 12 auf die Auflagefläche 15 aufgebracht (1 und 2). Hierzu wird die Ausbringbehältereinheit 16 entlang der Trocknungsbehältereinheit 18 bewegt. Ferner werden die Walzen 52, 54 angetrieben (1). Ist die erste Schicht 12 aufgebracht, wird die Ausbringfunktionseinheit 22 der Ausbringbehältereinheit 16 angehoben und die Schicht 12 wird einem Trocknungsvorgang unterzogen, und zwar mittels des Luftstroms 34. Der Luftstrom 34 durchdringt dabei das die Auflagefläche 15 bildende Bauteil, den Gitterrost, und die Schicht 12. Mit einem zunehmenden Trocknungsgrad nimmt der Strömungswiderstand der Schicht 12 ab.
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Ist ein bestimmter Trocknungsgrad erreicht, wird eine weitere, obere Schicht 14 auf die untere Schicht 12 aufgebracht (3). Bei einer manuellen Beschickung kann der Trocknungsgrad aus Erfahrungswerten ermittelt werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Trocknungsgraderkennungseinheit 60 vorgesehen, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Kenngröße für einen Trocknungsgrad des Materials 10 zu ermitteln. Die Trocknungsgraderkennungsvorrichtung 60 weist an der Ausbringbehältereinheit 16 angeordnete Feuchtigkeitssensoren 62 auf. Die Feuchtigkeitssensoren 62 sind an den Fräswalzen 54 angebracht. Ferner umfasst die Trocknungsgraderkennungsvorrichtung 60 einen Drucksensor 64, der zur Ermittlung eines Strömungswiderstands der in die Trocknungsbehältereinheit 18 eingebrachten Schichten 12, 14 vorgesehen ist.
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Die Ausbringbehältereinheit 16 kann während des Trocknungsvorgangs, mit oder ohne weiteres Ausbringen von Material 10, bewegt werden, um mittels der Materialzerkleinerungs- und Materialauflockerungseinheit 24 das Material zu zerkleinern und aufzulockern. Dabei kann insbesondere vorteilhaft ein Trocknungsgrad mittels der Feuchtigkeitssensoren 62 erfasst werden. Unter Berücksichtigung einer Schichtanzahl wird ferner mittels des Drucksensors 64 auf einen Trocknungsgrad des Materials 10 in der Trocknungsbehältereinheit 18 geschlossen. Alternativ könnte auch nur einer der beiden Sensorarten, Feuchtigkeitssensor, Drucksensor, vorgesehen sein und/oder es könnten auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Sensorarten vorgesehen sein.
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Beim Trocknen der oberen Schicht 14 werden die untere Schicht 12 und die obere Schicht 14 mit dem Luftstrom 34 durchströmt. Weist die obere Schicht 14 wiederum einen bestimmten Trocknungsgrad auf, wird eine weitere Schicht auf die Schicht 14 in die Trocknungsbehältereinheit 18 eingebracht. Entsprechende Verfahrensschritte werden durchgeführt, bis die Trocknungsbehältereinheit 18 gefüllt ist. Die gefüllte Trocknungsbehältereinheit 18 wird dann gemeinsam mit dem darin befindlichen, getrockneten Material 10 abtransportiert.
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Um die Trocknungsbehältereinheit 18 vorteilhaft abtransportieren zu können, ist neben der Trocknungsbehältereinheit 18 ein Parkständer 66 angeordnet. Der Parkständer 66 weist die gleiche Höhe auf wie die Trocknungsbehältereinheit 18 und ist dazu vorgesehen, dass die Ausbringbehältereinheit 16 auf ihn aufgefahren werden kann. Hierzu wird die Ausbringfunktionseinheit 22 vollständig nach oben gefahren. Alternativ oder zusätzlich zu dem Parkständer 66 kann eine weitere Trocknungsbehältereinheit 18' im direkten Anschluss an den Parkständer 66 und/oder auch im direkten Anschluss an die erste Trocknungsbehältereinheit 18 angeordnet werden, so dass vorteilhaft die Ausbringbehältereinheit 16 von einer Trocknungsbehältereinheit 18 zur anderen Trocknungsbehältereinheit 18' direkt oder über den Parkständer 66 verfahren werden kann. Vorzugsweise kann von einer Trocknungsbehältereinheit 18 bzw. 18' auf die andere Trocknungsbehältereinheit 18' bzw. 18 verfahren werden, um die Trocknungsbehältereinheit 18' bzw. 18 mit einer oder mehreren Schichten zu beschicken, um dann wieder zurück auf die Trocknungsbehältereinheit 18 bzw. 18' verfahren zu werden, um diese wieder zu beschicken. Dabei kann eine Beschickungszeit einer Trocknungsbehältereinheit 18 bzw. 18' vorteilhaft für einen Trocknungsvorgang bei der anderen Trocknungsbehältereinheit 18' bzw. 18 genutzt werden.
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Im Parkständer 66 kann auch ein Kanal 68 integriert sein, wie dies in 1 angedeutet ist, um mehrere Trocknungsbehältereinheiten 18, 18' strömungstechnisch zu verbinden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Material
- 12
- Schicht
- 14
- Schicht
- 15
- Auflagefläche
- 16
- Ausbringbehältereinheit
- 18
- Trocknungsbehältereinheit
- 20
- Maschine
- 22
- Ausbringfunktionseinheit
- 24
- Materialzerkleinerungs- und/oder Materialauflockerungseinheit
- 26
- Strömungsausgleichseinheit
- 28
- Behälter
- 30
- Luftkanal
- 32
- Wärmetauscher
- 34
- Luftstrom
- 36
- Lüfter
- 38
- Strömungskanal
- 40
- Strömungsumlenkmittel
- 42
- Lagereinheit
- 44
- Fahrgestell
- 46
- Rad
- 48
- Motor
- 50
- Vorratsbehälter
- 52
- Ausbringwalze
- 54
- Fräswalze
- 56
- Fahrtrichtung
- 58
- Motor
- 60
- Trocknungsgraderkennungseinheit
- 62
- Feuchtigkeitssensor
- 64
- Drucksensor
- 66
- Parkständer
- 68
- Kanal
- 70
- Strömungsrichtung
- 72
- Motor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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