DE102011018279B4

DE102011018279B4 - Sludge drying plant

Info

Publication number: DE102011018279B4
Application number: DE102011018279.9A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2031-04-21
Also published as: DE102011018279A1

Abstract

Klärschlammtrocknungsanlage (1) mit einer Solarthermieeinheit (2) und mit einer von der Solarthermieeinheit (2) räumlich getrennten Klärschlammtrocknungseinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Solarthermieeinheit (2) durch zumindest einen Teil eines Transparentdachhauses oder Transparentdachzelts (5,5') gebildet ist und zur Erwärmung eines Luftstroms (L) unter Wirkung von Sonneneinstrahlung dient, wobei der in der Solarthermieeinheit (2) erwärmte Luftstrom (L) der räumlich getrennten Klärschlammtrocknungseinheit (3) zur Klärschlammtrocknung zugeführt ist.Sewage sludge drying plant (1) with a solar thermal unit (2) and one of the solar thermal unit (2) spatially separated sewage sludge drying unit (3), characterized in that the solar thermal unit (2) by at least part of a transparent roof house or transparent roof tent (5,5 ') formed and is used to heat an air stream (L) under the action of solar radiation, wherein in the solar thermal unit (2) heated air stream (L) of the spatially separated sewage sludge drying unit (3) is fed to sewage sludge drying.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klärschlamm-Trocknungsanlage.The invention relates to a sewage sludge drying plant.

Aus Gründen der Gewichts- und Volumenreduktion wird der in Kläranlagen anfallende Klärschlamm vor dem Transport zu einem Verwertungs- oder Entsorgungsort üblicherweise entwässert, insbesondere getrocknet.For reasons of weight and volume reduction, the sewage sludge accumulating in sewage treatment plants is usually dehydrated, in particular dried, prior to transport to a recycling or disposal site.

Herkömmlicherweise werden zur Klärschlammtrocknung unter anderem sogenannte Solar-Trockenhäuser oder Solar-Trockenzelte eingesetzt. Diese entsprechen in der Regel vom Aufbau her einem gewöhnlichen Gewächshaus. Sie haben also eine transparente Überdachung aus Glas, einem transparenten Kunststoff oder – aus Kostengründen bevorzugt – einer transparenten Folie. Der Boden eines solchen Trockenhauses oder -zeltes ist üblicherweise als Trockenbeet ausgebildet, auf dem der zu trocknende Klärschlamm ausgebreitet wird.Traditionally, so-called solar drying houses or solar drying tents are used for sewage sludge drying. These usually correspond structurally to an ordinary greenhouse. So you have a transparent roof made of glass, a transparent plastic or - for cost reasons, preferably - a transparent film. The bottom of such a dry house or tent is usually designed as a dry bed on which the sewage sludge to be dried is spread.

Der Einsatz von Solar-Trockenhäusern oder -zelten hat den Vorteil, dass die Trocknung durch Sonnenenergie erfolgt, und somit keine – kostenverursachende – Nutzenergie aufgewendet werden muss. Nachteiligerweise haben solche Trockenhäuser oder -zelte aber in der Regel eine vergleichsweise geringe Effizienz. Insbesondere nimmt der Trocknungsprozess in einem Solar-Trockenhaus oder -zelt üblicherweise eine vergleichsweise lange Trockenzeit in Anspruch.The use of solar dry houses or tents has the advantage that the drying takes place by means of solar energy, and thus no - cost-generating - useful energy has to be used. Disadvantageously, however, such drying houses or tents usually have a comparatively low efficiency. In particular, the drying process in a solar drying house or tent usually takes a comparatively long drying time.

Dies liegt zum einen daran, dass die zur Trocknung benötigte Sonnenenergie nur zeitweise, und auch dann oft nur mit stark fluktuierender Intensität zur Verfügung steht, so dass der Trocknungsprozess ungleichmäßig abläuft und häufig unterbrochen wird. Zum anderen liegt dies daran, dass die zur Trocknung benötigte, erwärmte Luft konvexionsbedingt nach oben steigt, so dass sich die wärmste Luft gerade nicht am Boden des Trockenhauses oder -zeltes, und somit nicht am Ort des zu trocknenden Klärschlammes befindet. Des Weiteren bilden sich in einem Trockenhaus oder -zelt häufig Feuchtezonen, in denen die Trocknung trotz Warmezufuhr aufgrund der vollständig oder nahezu gesättigten Umgebungsluft gehemmt wird. Trocknungsverzögernd wirkt schließlich auch der Effekt, dass sich der Klärschlamm im Zuge der Trocknung oberflächlich aufhellt (ergraut), und hierdurch mit fortschreitender Trocknung zunehmend weniger Strahlungswärme absorbiert.This is partly due to the fact that the solar energy required for drying is available only occasionally, and then often only with very fluctuating intensity, so that the drying process is uneven and often interrupted. On the other hand, this is due to the fact that the heated air required for drying rises upward due to the convexity, so that the warmest air is not at the bottom of the drying house or tent, and thus not at the location of the sewage sludge to be dried. Furthermore, moisture zones often form in a dry house or tent, in which drying is inhibited despite heat supply due to the completely or almost saturated ambient air. Finally, the effect of delaying drying of the sewage sludge during the course of drying (graying) also has a drying retarding effect, and as a result progresses with drying it increasingly absorbs less radiant heat.

Zwar kann diesen trocknungsverzögernden Effekten durch Umwälzung der erwärmten Luft und/oder durch Wendung und Durchmischung des zu trocknenden Klärschlamm entgegengewirkt werden. Die hierzu notwendigen Trocknungsanlagen zur Luftumwälzung bzw. Klärschlammwendung sind in der Regel aber teuer und energieaufwändig im Betrieb. Zudem kommt es im Zuge der Luftumwälzung und/oder Klärschlammwendung in der Regel zu einer starken Staubaufwirbelung, die eine schnelle Verschmutzung des Transparentdaches und eine entsprechende Minderung der nutzbaren Strahlungsleistung zur Folge hat.It is true that these drying-delaying effects can be counteracted by circulating the heated air and / or by turning and mixing the sewage sludge to be dried. The necessary drying equipment for air circulation or sewage sludge application are usually expensive and energy consuming in operation. In addition, it comes in the course of air circulation and / or Klärschlammwendung usually to a strong Staubaufwirbelung, which has a rapid contamination of the transparent roof and a corresponding reduction in the usable radiation power result.

Ein weiterer Nachteil von Trockenhäusern und -zelten besteht in dem vergleichsweise hohen Platzaufwand solcher Trocknungsanlagen. Dieser schlägt aufgrund des Umstandes besonders stark zu Buche, dass Solartrocknungsanlagen häufig nur vergleichsweise kleine Nutzungszyklen haben. Sie können insbesondere in der Regel nicht während des ganzen Jahres, sondern nur während der Sommermonate effektiv genutzt werden. In der übrigen Zeit stellen Solartrocknungsanlagen eine nutzlose Platzverschwendung dar.Another disadvantage of dry houses and tents is the relatively high space requirements of such drying systems. Due to the circumstance, this is particularly significant because solar drying systems often have comparatively small usage cycles. In particular, they can not be used effectively during the whole year, but only during the summer months. In the rest of the time, solar drying systems are a useless waste of space.

Alternativ werden zur Klärschlammtrocknung auch sogenannte Bandtrockner eingesetzt. Bei einem solchen Bandtrockner wird der zu trocknende Klärschlamm auf einem luftdurchlässigen Förderband durch einen Warmluftstrom bewegt. Bandtrockner zeichnen sich im Vergleich zu Solartrocknungsanlagen durch einen sehr geringen Platzbedarf und eine hohe Trocknungseffizienz aus. Insbesondere können mittels eines Bandtrockners also große Mengen an Klärschlamm in vergleichsweise kurzer Zeit getrocknet werden. Allerdings ist der Betrieb eines Bandtrockners üblicherweise mit einem hohen Energieaufwand verbunden. In der Regel wird die zur Erzeugung des Warmluftstroms nötige Energie durch ein Blockheizkraftwerk, Abwärme oder eine Heizung zur Verfügung gestellt.Alternatively, so-called belt dryers are used for drying sludge. In such a belt dryer, the sewage sludge to be dried is moved on an air-permeable conveyor belt by a stream of hot air. Belt dryers are characterized by a very small footprint and a high drying efficiency compared to solar drying systems. In particular, large quantities of sewage sludge can thus be dried in a comparatively short time by means of a belt dryer. However, the operation of a belt dryer is usually associated with a high energy consumption. As a rule, the energy required to generate the hot air flow is provided by a combined heat and power plant, waste heat or heating.

Aus 103 36 685 A1 ist eine Vorrichtung zur Klärschlammtrocknung bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Klärschlammtrocknungseinheit, die einen beheizbaren Boden umfasst. Der zu trocknende Klärschlamm wird auf dem Boden ausgebreitet und zur gleichmäßigen Trocknung mittels einer Wendeeinrichtung gewendet. Zur Beheizung sind in den Boden Hohlräume in Form von Rohren eingebracht, die von einem Fluid durchströmbar sind. Das Fluid wird seinerseits in räumlich von der Klärschlammtrocknungseinheit getrennten Solarkollektoren solarthermisch erwärmt. Zur Erwärmung der den Klärschlamm umgebenden Luft unter Nutzung der Sonnenenergie können der Boden und der darauf gelagerte Klärschlamm zusätzlich mit einer strahlungsdurchlässigen Hülle abgedeckt sein.From 103 36 685 A1 a device for sewage sludge drying is known. The device comprises a sewage sludge drying unit comprising a heatable bottom. The sewage sludge to be dried is spread on the ground and turned over for uniform drying by means of a turning device. For heating cavities in the form of tubes are introduced into the ground, which can be traversed by a fluid. The fluid is in turn heated solar thermal in spatially separated from the sewage sludge drying unit solar collectors. To heat the air surrounding the sewage sludge using solar energy, the soil and the sewage sludge stored thereon may additionally be covered with a radiation-permeable casing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders effektive, insbesondere durchsatzstarke, gleichwohl aber rational betreibbare Klärschlamm-Trocknungsanlage anzugeben. Die Klärschlamm-Trocknungsanlage soll dabei vorzugsweise auch einfach und mit möglichst geringem Aufwand realisierbar sein.The invention has for its object to provide a particularly effective, especially high-throughput, but nevertheless rationally operable sewage sludge drying plant. The sewage sludge drying plant should preferably also be easy and with the least possible effort feasible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach umfasst die (Klärschlamm-)Trocknungsanlage eine Solarthermieeinheit zur Erwärmung eines Luftstroms unter Wirkung von Sonneneinstrahlung. Die Trocknungsanlage umfasst des Weiteren eine (Klärschlamm-)Trocknungseinheit, welcher der in der Solarthermieeinheit erwärmte Luftstrom zur Klärschlammtrocknung zugeführt ist. Erfindungsgemäß ist hierbei die Klärschlamm-Trocknungseinheit räumlich getrennt von der Solarthermieeinheit angeordnet.This object is achieved by the features of claim 1. Thereafter, the (sewage sludge) drying plant comprises a solar thermal unit for heating an air stream under the action of solar radiation. The drying plant further comprises a (sewage sludge) drying unit, which is supplied to the heated in the solar thermal unit air flow for sewage sludge drying. According to the invention, the sewage sludge drying unit is spatially separated from the solar thermal unit.

Ein wesentlicher Vorteil der räumlichen Trennung der eigentlichen Klärschlammtrocknung von der solarthermischen Warmlufterzeugung besteht darin, dass hierdurch der für die eigentliche Trocknung benötigte Raum stark konzentriert werden kann. Nur ein Bruchteil der von der Trocknungsanlage eingenommenen Gesamtfläche kommt also tatsächlich mit dem zu trocknenden Klärschlamm in Berührung.An essential advantage of the spatial separation of the actual sewage sludge drying from the solar thermal hot air generation is that this can be strongly concentrated for the actual drying space required. Only a fraction of the total area occupied by the drying plant thus actually comes into contact with the sewage sludge to be dried.

Durch Konzentration des in der Solarthermieeinheit erzeugten Warmluftstroms auf diese vergleichsweise kleine Trocknungsfläche kann eine hohe Trocknungseffizienz bewirkt werden. Insbesondere wird hierdurch ermöglicht, den Klärschlamm in einem kontinuierlichen Verfahren, d. h. im Durchlauf zu trocknen, wodurch wiederum auf vergleichsweise einfache Weise ein hoher Massendurchsatz an zu trocknendem Klärschlamm erreicht werden kann. Effizienzsteigernd wirkt dabei zusätzlich, dass die Trocknung aufgrund der räumlichen Trennung zwischen Trocknung und solarthermischer Warmlufterzeugung zwangsweise in einem bewegten Luftstrom erfolgt, wodurch der Bildung von Feuchtezonen und stationären Warmluftzonen fernab des zu trocknenden Klärschlamms entgegengewirkt wird.By concentrating the hot air flow generated in the solar thermal unit on this comparatively small drying surface, a high drying efficiency can be effected. In particular, this makes it possible to use the sewage sludge in a continuous process, ie. H. to dry in the run, which in turn can be achieved in a comparatively simple manner, a high mass flow rate of sewage sludge to be dried. Increasing the efficiency also has the additional effect that, due to the spatial separation between drying and solar thermal hot air generation, the drying necessarily takes place in a moving air stream, which counteracts the formation of moisture zones and stationary warm air zones far away from the sewage sludge to be dried.

Die konzentrierte Trocknungsfläche ermöglicht des Weiteren, vergleichsweise kleine Trocknungsanlagen zur Wendung oder Auflockerung des zu trocknenden Klärschlamms einzusetzen, die aufgrund ihrer kompakten Größe vergleichsweise unaufwändig zu realisieren sind. Schließlich wirken sich aufgrund der räumlichen Trennung der Trocknung von der solarthermischen Warmlufterzeugung auch eine etwaige Staubaufwirbelung sowie die Aufhellung des Klärschlamms während des Trocknungsprozesses nicht effizienzschädigend aus.The concentrated drying surface also makes it possible to use comparatively small drying systems for turning or loosening up the sewage sludge to be dried, which, owing to their compact size, can be implemented comparatively inexpensively. Finally, due to the spatial separation of the drying of the solar thermal hot air production also any dust stirring up and the brightening of the sewage sludge during the drying process do not impact efficiency damaging.

Ein positiver Nebeneffekt des erfindungsgemäßen räumlichen Trennungsprinzips ist ferner, dass die für die solarthermische Warmlufterzeugung benötigte Fläche anderweitig genutzt werden kann, zumal sie nicht mit Klärschlamm verunreinigt wird. Insbesondere kann diese Fläche in Zeiten vergleichsweiser geringer Sonneneinstrahlung, z. B. während der Nacht oder im Winter, als Abstellfläche zwischengenutzt werden. Um den Nutzungszyklus der Trocknungsanlage, d. h. den Zeitanteil, in dem die Anlage effektiv genutzt werden kann, zu vergrößern, umfasst die Trocknungsanlage in bevorzugter Ausführung zusätzlich eine Wärmespeichereinheit, die von dem Luftstrom durchströmt ist. Die Wärmespeichereinheit kann hier wahlweise in der Solarthermieeinheit integriert oder der Solarthermieeinheit und der Klärschlammtrocknungseinheit zwischengeordnet sein. Durch die Wärmespeichereinheit wird insbesondere ermöglicht, einen während des Tages anfallenden Überschuss an eingestrahlter Sonnenenergie zwischenzuspeichern, und die gespeicherte Wärmeenergie zur Fortsetzung des Trocknungsprozesses während der Abend- und Nachtzeit heranzuziehen.A positive side effect of the spatial separation principle according to the invention is further that the area required for the solar thermal hot air generation can be used elsewhere, especially since it is not contaminated with sewage sludge. In particular, this surface in times comparatively low solar radiation, z. B. during the night or in winter, be used as a storage area. To the cycle of use of the drying plant, d. H. To increase the proportion of time in which the system can be used effectively, the drying plant in a preferred embodiment additionally comprises a heat storage unit, which is flowed through by the air flow. The heat storage unit can here either be integrated in the solar thermal unit or be interposed between the solar thermal unit and the sewage sludge drying unit. The heat storage unit makes it possible, in particular, to buffer an excess of incident solar energy during the day and to use the stored heat energy to continue the drying process during the evening and night.

Erfindungsgemäß ist die Solarthermieeinheit durch mindestens ein Transparentdachhaus oder zumindest durch einen Teil eines solchen gebildet. Insbesondere wird ein übliches Gewächshaus als Solarthermieeinheit eingesetzt. Anstelle eines festen Hauses mit einem aus Glas oder transparentem Kunststoff gebildetem Transparentdach wird in einer aufgrund ihres besonders geringen Herstellungsaufwandes bevorzugten Bauform ein Transparentdachzelt als Solarthermieeinheit herangezogen, bei der das Transparentdach durch eine hochtransparente Kunststofffolie gebildet ist. Für eine besonders gute Ausnutzung der Strahlungsleistung ist das Transparentdach des Hauses oder Zelts innenseitig insbesondere mit einer infrarot-reflektierenden Folie oder Schicht versehen, die die Emission von Wärmestrahlung aus der Solarthermieeinheit reduziert. Der Boden des Transparentdachhauses oder -zelts ist zur Verbesserung der Strahlungsabsorption vorzugsweise mit einem hochabsorbierenden Belag, insbesondere einem schwarzen Anstrich versehen. Optional sind in dem Transparentdachhaus oder -zelt Einbauten (insbesondere aus schwarz gestrichenem Metall) angeordnet, die die Wärmeübertragung auf die durch die Solarthermieeinheit strömende Luft durch Bereitstellung einer vergleichsweise großen Oberfläche verbessern.According to the invention, the solar thermal unit is formed by at least one transparent roof house or at least by a part of it. In particular, a conventional greenhouse is used as a solar thermal unit. Instead of a solid house with a transparent roof made of glass or transparent plastic, a transparent roof tent is used as a solar thermal unit in a preferred because of their very low production cost design, in which the transparent roof is formed by a highly transparent plastic film. For a particularly good utilization of the radiant power, the transparent roof of the house or tent is provided on the inside in particular with an infrared-reflecting foil or layer which reduces the emission of heat radiation from the solar thermal unit. The bottom of the transparent roof house or tent is preferably provided with a highly absorbent coating, in particular a black paint, to improve the absorption of radiation. Optionally, internals (in particular of black-painted metal) are arranged in the transparent roof house or tent, which improve the heat transfer to the air flowing through the solar thermal unit by providing a comparatively large surface area.

In einer zweckmäßigen und besonders effektiven Variante der Trocknungsanlage ist als Klärschlammtrocknungseinheit ein Bandtrockner vorgesehen, dem die in der Solarthermieeinheit erwärmte Luft zugeführt ist. Der erwärmte Luftstorm wird hierbei in dem Bandtrockner insbesondere im Gegenstrom zu dem zu trocknenden Klärschlamm geführt.In an expedient and particularly effective variant of the drying plant, a belt drier is provided as a sewage sludge drying unit to which the air heated in the solar thermal unit is supplied. The heated Luftstorm is guided in this case in the belt dryer, in particular in countercurrent to the sewage sludge to be dried.

Die Wärmespeichereinheit ist in einer einfach und preisgünstig realisierbaren, gleichwohl aber effektiven Ausführungsvariante durch mindestens einen Flüssigkeitsbehälter gebildet, der in dem solarthermisch erwärmten Luftstrom angeordnet ist und von diesem Luftstrom umströmt wird. Der oder jeder Flüssigkeitsbehälter enthält als Wärmespeichermedium vorzugsweise Wasser.The heat storage unit is formed in a simple and inexpensive realizable, but nevertheless effective embodiment variant by at least one liquid container which is arranged in the solar thermal heated air flow and is flowed around by this air flow. The or each one Liquid container preferably contains water as a heat storage medium.

Der oder jeder Flüssigkeitsbehälter wird in einer zweckmäßigen Ausbildung im Wesentlichen gebildet durch eine Wand, die zumindest teilweise aus profiliertem Blech, insbesondere Wellblech oder Trapezblech, besteht. Ein solcher Flüssigkeitsbehälter ist einerseits einfach und preisgünstig herstellbar. Andererseits gewährleistet die profilierte Blechwand einen effektiven Wärmeübergang zwischen dem Luftstrom und der in dem Behälter aufgenommenen Flüssigkeit.The or each liquid container is formed in an expedient training substantially by a wall which consists at least partially of profiled sheet metal, in particular corrugated metal sheet or trapezoidal sheet. Such a liquid container is on the one hand easy and inexpensive to produce. On the other hand, the profiled sheet metal wall ensures effective heat transfer between the air stream and the liquid received in the container.

In zweckmäßiger Ausgestaltung umfasst die Wärmespeichereinheit eine Vielzahl von säulenartig gestalteten Flüssigkeitsbehältern, die in dichter Staffelung zueinander angeordnet sind, so dass der zwischen benachbarten Behältern gebildete freie Abstand klein im Verhältnis zu dem Durchmesser der Flüssigkeitsbehälter ist. „Klein” bedeutet in diesem Sinne, dass der Abstand zwischen benachbarten Flüssigkeitsbehältern wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des einzelnen Flüssigkeitsbehälters. In bevorzugter Ausbildung ist der Abstand zwischen zwei Flüssigkeitsbehältern insbesondere kleiner als 1/5, vorzugsweise kleiner als 1/10 des Behälterdurchmessers. Beispielsweise hat jeder Flüssigkeitsbehälter einen mittleren Durchmesser von 80 cm, wobei zwischen je zwei benachbarten Flüssigkeitsbehältern ein freier Abstand von 2 bis 5 cm gebildet ist. Zur Verbesserung des thermischen Kontakts zwischen dem Luftstrom und den Behältern sind letztere bevorzugt mit einer konturierten Außenwand versehen und derart dicht gestaffelt, dass benachbarte Behälter miteinander verzahnt sind. Auf diese Weise wird der Luftstrom auf einem mäanderförmigen Strömungsweg zwischen den Behältern hindurchgeführt.In an advantageous embodiment, the heat storage unit comprises a plurality of columnar-shaped liquid containers, which are arranged in close staggering to each other, so that the free space formed between adjacent containers is small in relation to the diameter of the liquid container. "Small" in this sense means that the distance between adjacent liquid containers is substantially smaller than the diameter of the individual liquid container. In a preferred embodiment, the distance between two liquid containers is in particular less than 1/5, preferably less than 1/10 of the container diameter. For example, each liquid container has an average diameter of 80 cm, wherein between each two adjacent liquid containers, a free distance of 2 to 5 cm is formed. To improve the thermal contact between the air flow and the containers, the latter are preferably provided with a contoured outer wall and staggered so tightly that adjacent containers are interlocked with each other. In this way, the air flow is passed on a meandering flow path between the containers.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Trocknungsanlage umfasst diese zusätzlich Mittel, die einer Ungleichmäßigkeit des Strömungsprofils des zu erwärmenden Luftstroms entgegenwirken, und die den Luftstrom somit „homogenisieren”. Bei diesen Mitteln zur Homogenisierung des Luftstroms handelt es sich insbesondere um Luftleitbleche (wobei das Wort „Blech” unabhängig von dem verwendeten Material allgemein für flache Leitelemente verwendet wird) oder sonstige Luftleitstrukturen. Zusätzlich oder alternativ umfassen die Mittel zur Homogenisierung des Luftstroms eine Strömungsbarierre mit örtlich variierendem Strömungswiderstand, die den Luftstrom im Bereich von Strömungspfaden mit kurzem Strömungsweg und/oder hohem Druckgradienten zugunsten von Strömungspfaden mit längerem Strömungsweg und/oder geringerem Druckgradienten einschränkt. Durch die Mittel zur Homogenisierung des Luftstroms wird dabei konkret bewirkt, dass der Luftstrom in etwa gleichem Maße durch das Zentrum und die Peripherie der Solarthermieeinheit und der – ggf. vorhandenen – Wärmespeichereinheit fließt. Durch die Luftstrom-Homogenisierungsmittel wird somit insbesondere der Bildung von Wärmezonen entgegengewirkt, in denen die eingestrahlte bzw. zwischengespeicherte Wärme aufgrund von zu geringer Durchströmung nur in unzureichendem Maße abgeführt wird.In an expedient development of the drying plant, this additionally comprises means which counteract an unevenness of the flow profile of the air flow to be heated, and thus "homogenize" the air flow. These means for homogenizing the air flow are, in particular, air baffles (the word "sheet metal" being generally used for flat guide elements, irrespective of the material used) or other air guiding structures. Additionally or alternatively, the means for homogenizing the airflow comprise a locally varying flow resistance flow barrier which restricts the flow of air in the region of short path flow paths and / or high pressure gradients in favor of longer path flow paths and / or lower pressure gradients. By the means for homogenizing the air flow is thereby concretely effected that the air flow in approximately the same extent through the center and the periphery of the solar thermal unit and the - possibly existing - heat storage unit flows. The air flow homogenization means thus counteracts in particular the formation of heat zones in which the radiated or cached heat is dissipated only to an insufficient extent due to insufficient flow.

Optional umfasst die Trocknungsanlage zusätzlich zu der Solarthermieeinheit eine (Hilfs-)Heizung, mit der der Luftstrom weiter erwärmt werden kann. Diese Heizung wird insbesondere mit einem fossilen Brennstoff, Bio-Masse oder Faulgas betrieben und kommt dann zum Einsatz, wenn die Sonneneinstrahlung und die ggf. in der Wärmespeichereinheit gespeicherte Wärme zur hinreichenden Erwärmung des Luftstroms nicht ausreicht. Die Heizung oder zumindest ein Luftwärmetauscher derselben ist vorzugsweise stromab der Solarthermieeinheit und der ggf. vorhandenen Wärmespeichereinheit angeordnet.Optionally, in addition to the solar thermal unit, the drying plant also comprises an auxiliary heater with which the air flow can be further heated. This heater is operated in particular with a fossil fuel, biomass or biogas and is then used when the sunlight and possibly stored in the heat storage unit heat sufficient heating of the air flow is insufficient. The heater or at least one air heat exchanger thereof is preferably arranged downstream of the solar thermal unit and the heat storage unit, if present.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 in einem schematischen horizontalen Längsschnitt eine Klärschlammtrocknungsanlage mit einer Solarthermieeinheit in Form eines Transparentdachzeltes, mit einer Wärmespeichereinheit in Form von mehreren, luftumströmten Wasserbehältern sowie mit einer Klärschlammtrocknungseinheit in Form eines Bandtrockners, 1 in a schematic horizontal longitudinal section of a sewage sludge drying plant with a solar thermal unit in the form of a transparent roof tent, with a heat storage unit in the form of several air-flowed water tanks and with a sewage sludge drying unit in the form of a belt dryer,

2 in einem schematischen vertikalen Längsschnitt die Klärschlammtrocknungsanlage gemäß 1, 2 in a schematic vertical longitudinal section of the sewage sludge drying plant according to 1 .

3 in einem Querschnitt III-III gemäß 1 und 2 die dortige Klärschlammtrocknungsanlage, 3 in a cross section III-III according to 1 and 2 the local sewage sludge drying plant,

4 in einem Querschnitt IV-IV gemäß 1 und 2 die dortige Klärschlammtrocknungsanlage, 4 in a cross section IV-IV according to 1 and 2 the local sewage sludge drying plant,

5 in einem Querschnitt V-V gemäß 1 und 2 die dortige Klärschlammtrocknungsanlage, und 5 in a cross section VV according to 1 and 2 the local sewage sludge drying plant, and

6 in einer Detaildarstellung VI gemäß 1 einen Ausschnitt der Wärmespeichereinheit. 6 in a detailed representation VI according to 1 a section of the heat storage unit.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numerals in all figures.

Die in den 1 bis 6 dargestellte (Klärschlamm-)Trocknungsanlage 1 umfasst eine Solarthermieeinheit 2, eine (Klärschlamm-)Trocknungseinheit 3 sowie eine der Solarthermieeinheit 2 und der Trocknungseinheit 3 zwischengeordnete Wärmespeichereinheit 4.The in the 1 to 6 shown (sewage sludge) drying plant 1 includes a solar thermal unit 2 , one (sewage sludge) drying unit 3 as well as one of the solar thermal unit 2 and the drying unit 3 intermediate heat storage unit 4 ,

Die Solarthermieeinheit 2 wird im Wesentlichen gebildet durch ein (Transparentdach-)Zelt 5, genauer gesagt durch einen von der Trocknungseinheit 3 abgewandten Flächenabschnitt 6 des Zeltes 5.The solar thermal unit 2 is essentially formed by a (transparent roof) tent 5 more precisely by one of the drying unit 3 opposite surface section 6 of the tent 5 ,

Das Transparentdachzelt 5 entspricht vom Aufbau her im Wesentlichen einem gewöhnlichen Folien-Gewächshaus. Das Zelt 5 wird dabei gebildet durch ein (nicht näher dargestelltes) Stützgerüst, über das als Transparentdach eine doppelte Folienbahn mit einer Innenfolie 7 und einer Außenfolie 8 gespannt ist. Die Innenfolie 7 ist hierbei infrarot-reflektierend ausgebildet, um die Abstrahlung von Wärme aus dem Zelt 5 zu minimieren. In den Folienzwischenraum ist zur Stabilisierung des Folienabstandes Druckluft einleitbar. Das durch die doppelte Folienbahn gebildete Transparentdach ist mit anderen Worten aufblasbar. Im dargestellten Beispiel hat das Transparentdach eine tonnengewölbeartige Form. Andere Zeltformen sind aber ebenfalls möglich.The transparent roof tent 5 In terms of construction, this is essentially equivalent to a conventional foil greenhouse. The tent 5 is formed by a (not shown) scaffold, on the transparent roof as a double film web with an inner film 7 and an outer foil 8th is curious. The inner foil 7 is here formed infrared-reflective, to the radiation of heat from the tent 5 to minimize. In the film gap compressed air can be introduced to stabilize the film spacing. The transparent roof formed by the double sheet is in other words inflatable. In the example shown, the transparent roof has a barrel-vault-like shape. Other tent shapes are also possible.

Nach unten hin wird das Zelt 5 durch einen Betonboden 9 (2) abgeschlossen. Zur Optimierung des Wärmeeintrags ist der Betonboden 9 zumindest in dem Flächenabschnitt 6 mit einer hochabsorbierenden, insbesondere schwarzen Farbe gestrichen.The tent is going down 5 through a concrete floor 9 ( 2 ) completed. To optimize the heat input is the concrete floor 9 at least in the area section 6 coated with a highly absorbent, especially black paint.

An einer von der Trocknungseinheit 3 abgewandten Stirnseite 10 ist in das Zelt 5 eine – hier torartige – Einlassöffnung 11 für einen Luftstrom L eingebracht. Anstelle der einzigen, großen Einlassöffnung 11 können auch mehrere, kleinere Einlassöffnungen vorgesehen sein.At one of the drying unit 3 opposite end face 10 is in the tent 5 a - here torartige - inlet opening 11 introduced for an airflow L. Instead of the single, large inlet opening 11 It is also possible to provide a plurality of smaller inlet openings.

In einem von der Stirnseite 10 abgewandten, und somit an die Trocknungseinheit 3 angrenzenden Flächenabschnitt 12 des Zeltes 5 ist die Wärmespeichereinheit 4 angeordnet. Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, ist die Wärmespeichereinheit 4 im Wesentlichen aus mehreren säulenförmigen Behältern 13 gebildet, die mit Wasser W als Wärmespeichermedium gefüllt sind. Jeder Behälter 13 besteht im Wesentlichen aus einer näherungsweise hohlzylindrischen Wand 14 (6) aus Trapezblech, so dass jeder Behälter 13 eine gezahnte Außenkontur aufweist.In one of the front page 10 facing away, and thus to the drying unit 3 adjacent area section 12 of the tent 5 is the heat storage unit 4 arranged. How the particular 1 it can be seen, is the heat storage unit 4 essentially of several columnar containers 13 formed, which are filled with water W as a heat storage medium. Every container 13 consists essentially of an approximately hollow cylindrical wall 14 ( 6 ) made of trapezoidal sheet, so that every container 13 has a toothed outer contour.

Die Behälter 13 sind hierbei in mehreren Reihen derart dicht gestaffelt, dass die vorspringenden Partien des Trapezblechs benachbarter Behälter 13 stets zahnradartig ineinander greifen (s. 7). Hierdurch ist der zwischen benachbarten Behältern 13 gebildete Abstand stets wesentlich kleiner als der Durchmesser der Behälter 13. In bevorzugter Dimensionierung haben die Behälter 13 jeweils einen Durchmesser von etwa 80 cm, während der zwischen je zwei benachbarten Behältern 13 gebildete Abstand im Durchschnitt etwa 2 bis 5 cm beträgt.The containers 13 are here in several rows so densely staggered that the projecting parts of the trapezoidal sheet of adjacent containers 13 always mesh like a gear (s. 7 ). This is the between adjacent containers 13 distance formed always much smaller than the diameter of the container 13 , In preferred dimensions, the containers 13 each about a diameter of about 80 cm, while between each two adjacent containers 13 formed distance on average is about 2 to 5 cm.

Der über den Behältern 13 gebildete Raumbereich innerhalb des Zeltes 5 ist durch eine Folienschürze 15 abgesperrt, um eine Umgehung der Behälter 13 durch den Luftstrom L zu verhindern. Dem gleichen Zweck dienen zwei trapezförmige Leitbleche 16, die von beiden Seiten des Zeltes 5 in den zwischen den jeweils äußeren Behältern 13 gebildeten Zwischenraum eingreifen.The above the containers 13 formed room area inside the tent 5 is through a foil apron 15 shut off to bypass the container 13 by the air flow L to prevent. Two trapezoidal baffles serve the same purpose 16 coming from both sides of the tent 5 in between the respective outer containers 13 intervene formed gap.

In einem oberen Bereich einer das Zelt 5 von der Trocknungseinheit 3 trennenden Stirnseite 17 (2 und 5) sind eine oder mehrere Auslassöffnungen 18 eingebracht, durch die der Luftstrom L aus dem Zelt 5 in einen Dachbereich 19 der Trocknungseinheit 3 eintreten kann.In an upper area of the tent 5 from the drying unit 3 separating face 17 ( 2 and 5 ) are one or more outlet openings 18 introduced, through which the air flow L from the tent 5 in a roof area 19 the drying unit 3 can occur.

Zur Trocknung von Klärschlamm K (5) umfasst die Trocknungseinheit 3 einen Bandtrockner 20. Der Bandtrockner 20 ist zur Einleitung des erwärmten Luftstroms L über eine Öffnung 21 mit dem Dachraum 19 verbunden.For drying sewage sludge K ( 5 ) comprises the drying unit 3 a belt dryer 20 , The belt dryer 20 is for introducing the heated air flow L through an opening 21 with the loft 19 connected.

Der Öffnung 21 ist optional ein (Luft-)Wärmetauscher 22 zu geordnet, der zusammen mit einem Blockheizkraftwerk 23 eine (Hilfs-)Heizung 24 für die Trocknungsanlage 1 bildet. Das Blockheizkraftwerk 23 ist mit dem Wärmetauscher 22 über einen Heizkreislauf 25 verbunden, in dem ein flüssiges Wärmeübertragungsmedium, insbesondere Wasser W zirkuliert.The opening 21 is an optional (air) heat exchanger 22 to be arranged together with a combined heat and power plant 23 a (auxiliary) heating 24 for the drying plant 1 forms. The combined heat and power plant 23 is with the heat exchanger 22 via a heating circuit 25 connected in which a liquid heat transfer medium, in particular water W circulates.

In einem unteren Bereich des Bandtrockners 20 ist ein Gebläse 26 zur Abführung des Luftstroms L angeordnet.In a lower area of the belt dryer 20 is a fan 26 arranged to dissipate the air flow L.

Im Betrieb der Trocknungsanlage 1 wird durch das Gebläse 26 der Luftstrom L erzeugt, im Rahmen dessen Außenluft durch die Einlassöffnung 11 in das Zelt 5 eintritt. In der Solarthermieeinheit 2 nimmt der Luftstrom L unter Einwirkung des auf das Zelt 5 einstrahlenden Sonnenlichts Wärme auf. Nach Durchströmen des Flächenabschnitts 6 wird der erwärmte Luftstrom L in der Wärmespeichereinheit 4 zwischen den Behältern 13 hindurchgeleitet. Durch die Verzahnung der benachbarten Behälter 13 wird hierbei, wie insbesondere aus 7 ersichtlich ist, ein mäanderartiger Strömungsweg des Luftstroms L erzwungen. Durch die Folienschürze 15 und die Leitbleche 16 wird hierbei verhindert, dass der Luftstrom L die Behälter 13 in nennenswerten Maß umgeht. Insbesondere durch die dichte Packung der Behälter 13 und die mäanderförmige Stromführung tritt der Luftstrom L in intensiven thermischen Kontakt mit den Wänden 14 der Behälter 13 und tauscht hierdurch mit dem in den Behältern 13 aufgenommenen Wasser W Wärme aus. Das als Wärmespeichermedium wirkende Wasser W gleicht hierdurch Temperaturschwankungen des Luftstroms L, wie sie infolge der fluktuierenden Strahlungsintensität des Sonnenlichts regelmäßig auftreten, aus.In operation of the drying plant 1 is by the blower 26 the air flow L generates, within its outside air through the inlet opening 11 in the tent 5 entry. In the solar thermal unit 2 The air flow L takes effect on the tent 5 radiating sunlight heat on. After flowing through the surface section 6 is the heated air flow L in the heat storage unit 4 between the containers 13 passed. By the toothing of the neighboring containers 13 is here, as in particular from 7 it can be seen that a meandering flow path of the air flow L is forced. Through the foil apron 15 and the baffles 16 This prevents the air flow L the container 13 bypasses to a significant extent. In particular, by the tight packing of the container 13 and the meandering current flow, the airflow L enters into intensive thermal contact with the walls 14 the container 13 and thereby exchanges with that in the containers 13 absorbed water W heat. The water W acting as a heat storage medium hereby compensates for temperature fluctuations of the air flow L, as regularly occur as a result of the fluctuating radiation intensity of the sunlight.

Bedarfsweise, insbesondere wenn bei vergleichsweise schwacher Sonneneinstrahlung und/oder kurzen Sonnenperioden die verzögernde Wirkung der Energiespeichereinheit 4 unerwünscht ist, kann die Folienschürze 15 optional zum Dach des Zelts 5 hin angehoben werden, wodurch der Luftstrom L gezielt an den Behältern 13 vorbeigeleitet wird.If necessary, especially when comparatively weak sunlight and / or short periods of sun, the retarding effect of the energy storage unit 4 is undesirable, the foil apron 15 optional to the roof of the tent 5 be raised, causing the air flow L targeted to the containers 13 is bypassed.

Nach Durchströmen des Flächenabschnitts 12 des Zelts 5 tritt der Luftstrom L in jedem Fall durch die in der Stirnseite 17 vorgesehenen Auslassöffnungen 18 in den Dachbereich 19 der Trocknungseinheit 3 über. Durch in den Auslassöffnungen 18 angeordnete lamellenartige Leitbleche 27 variierender Dichte und Anstellung bildet die Stirnseite 17 dabei eine Strömungsbarierre, die dem Luftstrom L einen örtlich variierenden Strömungswiderstand entgegensetzt. Die Dichte und/oder Anstellung der Leitbleche 27 nimmt hierbei, wie in 1 schematisch angedeutet ist, von der der Öffnung 21 zugewandten Seite der Stirnseite 17 zu der der Öffnung 21 abgewandten Seite hin ab. Die Stirnseite 17 setzt dem Luftstrom L hierdurch einen Strömungswiderstand entgegen, der umso größer ist, je kürzer der zwischen der Einlassöffnung 11 und der Öffnung 21 gebildete Strömungsweg der Luftströmung L ist. Dies dient der Homogenisierung des Luftstroms L in den Flächenabschnitten 6 und 12 des Zelts 5. Hierdurch wird insbesondere verhindert, dass der Luftstrom L an den beiden Seiten des Zeltes 5 aufgrund des unterschiedlich langen Strömungsweges und des unterschiedlich hohen Druckgradienten eine stark verschiedene Strömungsgeschwindigkeit und einen stark verschiedenen Luftdurchsatz annimmt. Durch die Homogenisierung des Luftstroms L wird somit eine gleichmäßige Energieaufnahme über die gesamte Zeltfläche, und eine besonders effektive Erwärmung des Luftstroms L erzielt. Zur Homogenisierung des Luftstroms L dienen ferner auch die Folienschürze 15 und die Leitbleche 16.After flowing through the surface section 12 of the tent 5 the air flow L occurs in each case by the in the front side 17 provided outlet openings 18 in the roof area 19 the drying unit 3 above. Through in the outlet openings 18 arranged lamellar baffles 27 varying density and employment forms the front side 17 while a Strömungsbarierre that opposes the air flow L a locally varying flow resistance. The density and / or employment of the baffles 27 takes here, as in 1 is indicated schematically from the opening 21 facing side of the front side 17 to the opening 21 away from the side facing away. The front side 17 This sets the air flow L thereby a flow resistance, which is greater, the shorter the between the inlet opening 11 and the opening 21 formed flow path of the air flow L is. This serves to homogenize the air flow L in the surface sections 6 and 12 of the tent 5 , This prevents in particular that the air flow L on the two sides of the tent 5 due to the different length flow path and the different high pressure gradient assumes a very different flow rate and a very different air flow rate. The homogenization of the air flow L thus a uniform energy absorption over the entire tent surface, and a particularly effective heating of the air flow L is achieved. For the homogenization of the air flow L also serve the foil skirt 15 and the baffles 16 ,

Durch die Öffnung 21 gelangt der Luftstrom L in den Bandtrockner 20. Gleichzeitig wird aus einem dem Bandtrockner 20 vorgeschalteten Dosierer 28 abgepresster, feuchter Klärschlamm K auf ein Förderband 29 des Bandtrockners 20 aufgebracht und innerhalb des Bandtrockners 20 durch den erwärmten Luftstrom L geführt. Beim Durchlaufen des Bandtrockners 20 wird der Klärschlamm K dabei sukzessive getrocknet. Trockener Klärschlamm K wird auf der von dem Dosierer 28 abgewandten Seite des Bandtrockners 20 über ein weiteres Förderband 30 ausgeworfen.Through the opening 21 the air flow L enters the belt dryer 20 , At the same time, one of the belt dryer 20 upstream dosing device 28 Pressed, moist sewage sludge K on a conveyor belt 29 the belt dryer 20 applied and inside the belt dryer 20 passed through the heated air flow L. When passing through the belt dryer 20 the sewage sludge K is thereby successively dried. Dry sewage sludge K will be on top of the doser 28 opposite side of the belt dryer 20 over another conveyor belt 30 ejected.

Die (Hilfs-)Heizung 24 wird nur dann zugeschaltet, wenn die durch Sonneneinstrahlung in das Zelt 5 eingetragene Energie zu einer für die Trocknung des Klärschlamms K hinreichenden Erwärmung des Luftstroms L nicht ausreicht. Bei hinreichend starker Sonneneinstrahlung bleibt sie dagegen vollständig inaktiv.The (auxiliary) heating 24 will only be switched on when the sun is shining into the tent 5 registered energy to a sufficient for the drying of the sewage sludge K heating of the air flow L is insufficient. On the other hand, with sufficiently strong sunlight, it remains completely inactive.

An die von dem Zelt 5 abgewandte Seite der Trocknungseinheit 3 schließt sich optional ein weiteres (Transparentdach-)Zelt 5' an, das in der Zeichnung lediglich gestrichelt angedeutet ist. Das Zelt 5' ist spiegelbildlich zu dem Zelt 5 ausgebildet ist, und entspricht hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise ansonsten dem Zelt 5. Insbesondere umfasst das Zelt 5' weitere Solarthermieeinheit und eine weitere Wärmespeichereinheit, die nicht explizit dargestellt sind. Zur strömungstechnischen Anbindung des Zelts 5' an die Trocknungseinheit 3 ist in dieser Ausführungsform auch die Trocknungseinheit 3 spiegelsymmetrisch ausgebildet.To the one from the tent 5 opposite side of the drying unit 3 closes optionally another (transparent roof) tent 5 ' on, which is indicated by dashed lines in the drawing. The tent 5 ' is a mirror image of the tent 5 is formed, and corresponds in terms of structure and effect otherwise the tent 5 , In particular, the tent includes 5 ' another solar thermal unit and a further heat storage unit, which are not explicitly shown. To the fluidic connection of the tent 5 ' to the drying unit 3 is also the drying unit in this embodiment 3 formed mirror-symmetrically.

Claims

Sewage sludge drying plant ( 1 ) with a solar thermal unit ( 2 ) and with one of the solar thermal unit ( 2 ) spatially separate sewage sludge drying unit ( 3 ), characterized in that the solar thermal unit ( 2 ) through at least part of a transparent roof house or transparent roof tent ( 5 . 5 ' ) and is used to heat an air stream (L) under the action of solar radiation, wherein in the solar thermal unit ( 2 ) heated air stream (L) of the spatially separated sewage sludge drying unit ( 3 ) is fed to sewage sludge drying.

Sewage sludge drying plant ( 1 ) according to claim 1, having a heat flow unit (A) through which the air flow (L) flows. (US Pat. 4 ) used in the solar thermal unit ( 2 ) or between the solar thermal unit ( 2 ) and the sewage sludge drying unit ( 3 ) is arranged.

Sewage sludge drying plant ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the sewage sludge drying unit ( 3 ) a belt dryer ( 20 ).

Sewage sludge drying plant ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the heat storage unit ( 4 ) by at least one of the heated air flow (L) flows around the liquid container ( 13 ) is formed.

Sewage sludge drying plant ( 1 ) according to claim 4, wherein the or each liquid container ( 13 ) an at least partially formed from profiled sheet wall ( 14 ).

Sewage sludge drying plant ( 1 ) according to claim 4 or 5, wherein the heat storage unit ( 4 ) a plurality of columnar liquid containers ( 13 ), which are arranged in relation to their diameter small distance from each other.

Sewage sludge drying plant ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, with means ( 15 . 16 . 18 . 27 ) for the homogenization of the air flow (L).

Sewage sludge drying plant ( 1 ) according to claim 7, wherein the means for homogenizing the air flow (L) is a flow barrier ( 18 . 27 ) with locally varying flow resistance.

Sewage sludge drying plant ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, with a heater ( 24 ) for additional heating of the air flow (L).