DE1451489A1

DE1451489A1 - Anlage zur Vernichtung von waessrigem Bodenschlamm

Info

Publication number: DE1451489A1
Application number: DE19631451489
Authority: DE
Inventors: Metheny Donald E; Gregoire Gutzeit
Original assignee: General American Transportation Corp
Current assignee: General American Transportation Corp
Priority date: 1962-03-12
Filing date: 1963-02-11
Publication date: 1968-12-19
Also published as: CH452092A; DK107767C; AT264699B; GB1030231A; ES284756A1

Description

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TiUuiimi Mnm»' Telegramm-Adresse:

Quadratur München

P 14 51 489·7 (G 37 037 Ia/24d
General American Transportation Corp.
- G 990 0/G -

Anlage zur Vernichtung τοη wässrigem Bodenschlamm

Die Erfindung bezieht sich auf Anlagen zur Vernichtung wässrigem Bodenschlamm (Faulschlamm oder Klärschlamm), der brennbare organische Abfallstoffe enthält.

Zur Zeit werden bestimmte Abfälle, wie beispielsweise Abwasserschlamm, mit Wärme getrocknet und im begrenzten Uefang als Dünger rerwertet. während andere Abfälle ausgebreitet im Freien getrocknet oder in Lagunen gesammelt werden. Weitere Abfälle werden auf andere Weise beseitigt. z.B. rergraben. Obwohl getrocknete Abfälle rerkauft werden können, um eine Bückgewinnung τοη inTestierten Geldern, die für dit Behandlungsanlage angelegt worden sind, zu er-

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Ntti* Unterlagen

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möglichen, sind die Verkaufsmöglichkeiten für derartige Trockenabfallstoffe äußerst begrenzt und nur bei sehr wenigen Firmen oder Stadtverwaltungen würde sich die Erstellung der erforderlichen Trocknungs- und Verpackungsanlagen lohnen. Andere Arten von Abfall erfordern sehr viel Eaum für die Einrichtung von Freiluft-Trocknungslagern oder von Speicherlagunen bzw. für die Aufschüttung oder das Eingraben.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Anlage zur Vernichtung von Abfällen, und insbesondere zur Vernichtung von Abfällen in Form von wäßrigem Schlamm, der brennbare organische Abfallstoffe enthält.

Durch die Erfindung wird es möglich, organische Abfallstoffe vollständig in anorganische Asche und Gase zu verwandeln, ohne daß die Entstehung unerwünschter schädlicher Gase auftritt, welche die Umgebungsluft verpesten würden. Durch die Erfindung wird beispielsweise wäßriger Schlamm durch Verdampfung des darin enthaltenen Wassers und die totale Verbrennung der darin enthaltenen organischen Abfälle in einem Wirbelschicht-Verbrennungsofen vollständig zerstört·

Es sind bereits Anlagen zur Vernichtung von wässrigem Bodenschlamm (Faulschlamm oder Klärschlamm), der brennbare

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organische Abfallstoffe enthält, bekannt, mit einer Verbrennungskammer, einer Einrichtung zur Zuführung des Bodenschlammes, einer Wärmequelle und einer Vorrichtung zur Ableitung der Verbrennungsprodukte und einem Abflußrohr für Brüden sowie mit einer aus Feststoffteilchen bestehenden Kasse feuerfesten Materials im Inneren der Verbrennungskammer, in deren unteren Teil der Einlaßstrom eingeleitet wird, der freien Sauerstoff enthält, wobei die Geschwindigkeit des Einlaßstromes so gewählt ist, daß das feuerfeste Material eine Wirbelschicht bildet, die dauernd aufrechterhalten wird,und ferner mit einer Einrichtung zur Zuführung des wässrigen Bodenschlamms durch den Einlaß in die Wirbelschicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei solchen Anlagen die günstigen Wirkungen und einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen.

Zu diesem Zweck ist eine Anlage zur Vernichtung τοη wässrigem Bodenschlamm (Faulsohlamm oder Klärschlamm), der brennbare organische Abfallstoffe enthält, mit einer Verbrennungskammer, einer Einrichtung zur Zuführung des Bodenschlaams, einer Wärmequelle und einer Vorrichtung zur Ableitung der Verbrennungsprodukte und einem Abflußrohr

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für Brüden sowie mit einer aus Feststoffteilchen bestehenden Masse feuerfesten Materials im Inneren der Verbrennungskammer, in deren unteren Teil der Einlaßstrom eingeleitet wird, der freien Sauerstoff enthält, wobei die Geschwindigkeit des Einlaßstroms so gewählt ist, daß das feuerfeste Material eine Wirbelschicht bildet, die dauernd aufrechterhalten wird, und ferner mit einer Einrichtung zur Zuführung des wässrigen Bodenschlamms durch den Einlaß in die Wirbelschicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenschlamm durch den Einlaß in den unteren Teil der Wirbelschicht zugeführt wird und die Wärmequelle fortwährend auf die Wirbelschicht einwirkt, um deren Betriebstemperatur im Bereich von 700° - 980° C und vorzugsweise im Streich zwischen 760° - 871° C zu halten, und daß die Verbrennungskammer einen unteren Abschnitt mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt und einen oberen Abschnitt mit verhältnismäßig großem Querschnitt aufweist, und ein Übergangsteil den oberen mit dem unteren Abschnitt verbindet, deren Abmessungen so gewählt sind, daß der obere Teil die Einhaltung einer ausreichenden Eückhaltezeit in der Verbrennungskammer ermöglicht, um mit Sicherheit eine vollständige Verbrennung sämtlicher organischer Abfallstoffe in dem Faulschlamm herbeizuführen.

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Die Anlage kann einen Verdampfer haben, eine Einrichtung zur Zuleitung des Schlammes in diesen Verdampfer, Hilfseinrichtungen zur Zuführung von Wärme in den Verdampfer, derart, daß ein Teil des Wassers in dem wässrigen Schlamm verdampft wird, so daß sich ein konzentrierter Schlamm ergibt, und ferner gekennzeichnet durch eine zusätzliche Vorrichtung zur Einspeisung des konzentrierten Schlammes oder Abwassers aus dem Verdampfer in die Wirbelschicht in der Verbrennungskammer.

Die erforderliche, in die Wirbelschicht gelieferte Wärme aus der Verbrennung des brennbaren organischen Abfallaaterials ist zweckmäßig in den konzentrierten Schlamm abgeleitet.

Der Verdampfer kann aufrecht stehen und es kann eine besondere Vorrichtung vorhanden sein, die dazu dient, aus dem oberen Teil des Verdampfers Wasserdampf, der aus dem Schlamm herauskommt, abzuziehen, wobei diese Vorrichtung eine zusätzliche Einrichtung besitzt, die dazu dient, den konzentrierten Schlamm aus dem unteren Teil des Verdampfers zu entfernen und in die Wirbelschicht zu befördern.

Vorzugsweise ist eine Abziehvorrichtung für die Asche aus dem Auslaßstrom aus der Verbrennungskammer vorhanden

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zwecks Schaffung eines gasförmigen Stromes und eine Einrichtung zum Einführen dieses gasförmigen Stromes in den Verdampfer zur Vorerwärmung des Schlammes und zur Verdampfung eines Teils des in diesem enthaltenen Wassers.

Ein Kondensator kann dazu dienen, Wasserdampf aus dem Verdampfer abzuziehen.

Ein Wärmeaustauscher kann zum Wärmeaustausch zwischen dem Einlaßstrom in die Verbrennungskammer und dem Auslaßstrom aus der Verbrennungskammer dienen.

Für bekannte Anlagen heißt es in der Zeitschrift "Wasserwirtschaft - Wassertechnik" Berlin 1962, Heft 1, Seite 16 in der linken Spalte, Zeilen 19 und 20: "Die Verbrennung erfolgt bei etwa 700° C, zusätzlicher Brennstoff wird nicht benötigt."

Im Gegensatz dazu wird die Anlage nach der Erfindung vorzugsweise in dem Temperaturbereich zwischen 760° C bis 871° C betrieben. Außerdem ist von der Anmelderin gefunden worden, daß der Schlamm durch den unteren Teil bzw. durch den Boden der Wirbelschicht eingeführt werden muß, weil man erst durch diese Maßnahme die wirksamste, d.h. vollständige Vernichtung allen verbrennbaren Materials in einem praktisch kontinuierlichen Zyklus erzielt. Bei bekannten Anlagen

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ist auch keine ausreichende "Rückhaltezeit" in dem oberen Teil der Kammer vorhanden, um eine wirklich vollständige Verbrennung zu erzielen.

Auch eine Anlage nach der britischen Patentschrift Nr. 661 360 bietet keinerlei Anregungen, auf die durch die Erfindung gegebene Lösung zu kommen. In der dortigen Anordnung (insbesondere die Fig. 3 und 4) sind nur Vielfach-Wirbelschichten vorhanden, die sich bis in den Obergangsteil und in den erweiterten oberen Teil der Wirbelschichten hinein erstrecken. Außerdem wird der Schlamm, ebenso wie bei der Anlage, die in der Zeitschrift "Wasserwirtschaft - Wassertechnik" beschrieben und dargestellt ist, durch den oberen Teil der Verbrennungskammer, im Falle der britischen Patentschrift also durch einen Einlaß zugeführt.

Die Einrichtung nach der Erfindung enthält einen verbesserten mit Wirbelschicht arbeitenden Verbrennungsofen, in welchem die durch die Verbrennung der organischen Abfallstoffe entwickelte Hitze ausreicht, um das gesamte in dem wäßrigen Schlamm enthaltene Wasser zu verdampfen und die Temperatur sämtlicher Stoffe auf deren Verbrennungstemperatur anzuheben, wodurch das ganze System einschließlich

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des Verbrennungsofens sich selbst in Betrieb hält, ohne daß außer den zu vernichtenden brennbaren organischen Abfallstoffen irgendwelche Brennstoffe zugefügt werden, vorausgesetzt, daß die Konzentration und der Brennwert der organischen Stoffe genügend hoch sind.

Der verbesserte Verbrennungsofen, der einen Teil der Anlage nach der Erfindung darstellt, enthält in seinem unteren Teil eine Wirbelschicht und eine verbreiterte Trennkammer in seinem oberen Teil, um sicherzustellen, daß mitgerissene organische Teilchen aus der Verbrennung der

solange
Abfallstoffe/im Verbrennungsofen zurückgehalten werden, daß ihre vollständige Verbrennung garantiert ist, und um zu verhindern, daß solche feinen Partikelchen der Wirbelschicht abgeschlämmt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das System sowohl einen Ofen für die vollständige Vernichtung konzentrierten Schlammes als auch einen Verdampfer zur Konzentration verdünnten Schlammes, der in dem Verbrennungsofen vollständig zerstört werden kann.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die brennbaren organischen Abfallstoffe in den wäßrigen Schlammlösungen bei ihrer Vernichtung die gesamte Wärme für

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die Konzentration des verdünnten Schlammes liefern und einen Teil oder die gesamte Menge der Wärme, die für die Verbrennung der organischen Anteile in den konzentrierten Schlammassen erforderlich ist.

Insbesondere stellt der Erfindungsgegenstand eine Einrichtung zur Vernichtung wäßrigen Schlammes dar, der brennbare organische Abfallstoffe enthält, wobei die Einrichtung einen Aufbau aufweist, der eine lotrechte Verbrennungskammer bildet, in der sich eine Teilchenmasse feuerfesten Materials befindet, ferner eine Einrichtung zur kontinuierlichen Zuführung eines Eingangsstromes, der freien Sauerstoff enthält, in den unteren Teil der Verbrennungskammer mit einer solchen Geschwindigkeit, daß die feuerfesten Stoffe eine Wirbelschicht bilden und diese aufrecht erhalten wird. Außerdem umfaßt die Anlage eine Vorrichtung zur Einleitung des Schlammes in die Wirbelschicht, eine Vorrichtung zur Zuführung von Wärme in diese Schicht, um dessen Betriebstemperatur in der Weise aufrecht zu erhalten, daß das in dem Schlamm enthaltene Wasser daraus verdampft wird, und die brennbaren organischen Abfallstoffe in dem Sohlamm verbrannt werden, wobei diese beiden Vorgänge auf die Zuführung des Schlammes in die Wirbelschicht

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hinein folgen, während eine andere Vorrichtung dazu dient, aus dem obersten Teil der Verbrennungskammer einen Ausgangsstrom abzuleiten, der den Wasserdampf, die Gase und die Asche enthält, die sich aus der Vernichtung des Schlammes ergeben.

Bei einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist ein System zur Vernichtung eines wäßrigen Schlammes vorgesehen, welcher brennbare organische Abfallstoffe enthält, wie beispielsweise Abwasserschlamm, und welches eine Konstruktion aufweist, die aus einer aufrechtstehenden Verbrennungskammer besteht, in der sich eine Teilchenmasse eines feuerfesten Materials befindet, und welches außerdem eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Zuführung eines freien Sauerstoff enthaltenden Stromes in den unteren Teil der Verbrennungskammer enthält, wobei der Strom sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die ausreicht, um von dem unverbrennbaren Material eine Wirbelsdhicht zu bilden und aufrecht zu erhalten, und außerdem einen Verdampfer sowie eine Vorrichtung zur Zuleitung des Schlammes oder Abwassers in dem Verdampfer enthält. Auch ist eine Einrichtung zur Zuführung von Wärme in den Verdampfer vorgesehen, so daß ein Teil des den Schlamm ent-

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haltenden Wassers verdampft wird und man eine konzentrierte Schlammasse enthält. Ferner ist eine Vorrichtung zur Zuführung des konzentrierten Schlammes aus dem Verdampfer in die Wirbelschicht vorgesehen und eine Einrichtung zur Zuführung von Wärme in diese Schicht, um deren Betriebstemperatur aufrecht zu erhalten, so daß das in dem konzentrierten Schlamm enthaltene Wasser daraus verdampft wird und daß die brennbaren Stoffe in dem konzentrierten Schlamm verbrannt werden, wobei diese beiden Vorgänge nach der Zuführung des konzentrierten Schlammes in die Wirbelschicht erfolgen, während am oberen Teil der Verbrennungskammer eine Einrichtung, vorhanden ist, um einen Auslaßstrom aus der Kammer abzuziehen, der den Wasserdampf, die Grase und die Asche enthält, die bei der Vernichtung des konzatrierten Schlammes anfallen.

Die Erfindung betrifft auch das Verfahren zur Vernichtung von Abwässern, Abfällen und Schlamm mit Hilfe der oben geschilderten Einrichtungen bzw. Systeme.

In dem nun folgenden Beschreibungsteil soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist:

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Fig. 1 die Ansicht eines Schnittes durch den Verbrennungsofen einschließlich der dazugehörigen Zuführungs- und Ableitungsrohrleitungen,

Fig. 2 ein Rohrplan für die Einrichtung nach der Erfindung, teilweise im Schnitt, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung.

Die Erfindung kann überall dort mit Erfolg benutzt werden, wo die Art der Abfälle so beschaffen ist, daß die Abfälle organische Stoffe enthalten, die praktisch oder im wesentlichen praktisch vollständig oxydierbar sind, und zwar zu unschädlichen Endprodukten und bei verhältnismäßig mäßigen Temperaturen und Drücken. Die wäßrigen Abfallauf schlämmungen, auf die das Verfahren nach der Erfindung angewendet werden kann, enthalten organische Abfälle, wenn nötig durchgemahlen, so daß sich eine Schlammart ergibt, die bequem zu hantieren ist; so kann beispielsweise gewöhnliches Abwasser, Abwasserschlamm und eingesumpfter Abwässerschlamm ebenso gut verarbeitet werden wie Sulfite und Abfälle aus der Papier- u. HolzschliffIndustrie. Das gleiche gilt von Abfällen aus Schlachthäusern, von chemischen Fabriken, die Kunststoffe oder andere chemische Produkte

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herstellen, z.B. Kautschuk, Farbstoffe und pharmazeutische Artikel herstellen, sowie auch die Abfälle der Nahrungsmittelindustrie einschließlich der Industrie, welche Milch und Milchprodukte verarbeitet.

Im folgenden soll nun die Erfindung an Hand des Beispiels der Vernichtung einer Schlammart beschrieben werden, die entweder durchgemahlene organische Abfälle oder eingesumpften aktivierten Abwasserschlamm enthält, in welchem sich acht Gewichtsprozent trockene Feststoffe befinden und der durch ein Vibrationssieb von 2,38 mm lichte Masebenweite zur Grobaussortierung hindurchgegangen ist. Von den Feststoffen des Schlammes sind ungefähr 30 # mit einem Heizwert von 983 cal/kg (=3900 BTbU/lb) des trockenen verbrennbaren Inhalts verbrennbar.

In Fig. 1 der Zeichnung ist der Verbrennungsofen mit 100 bezeichnet. Er besteht aus einer Grundplatte 101, auf die ein aufrechtstehender im wesentlichen zylindrischer unterer Teil 102 aufgesetzt ist, der am oberen Ende einen nach oben und nach auswärts erweiterten kegelstumpfförmigen Übergangsteil 110 trägt, der seinerseits einen oberen praktisch kreiszylindrischen gewölbten Teil 120 trägt. Im unteren Teil des untersten Abschnittes 102 ist eine

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Brennstoffzuleitung und eine Luftkammer 102a vorgesehen, in dem dazwischenliegenden Stück des unteren Teils 102 befindet sich ein Feuerraum oder eine Feuerkammer 102b. Im oberen Teil des unteren Abschnitts 102 liegt die Verbrennungskammer 102c, Der Durchmesser des oberen Teils ist wesentlich größer als der Durchmesser des unteren Teils 102, so daß in dem oberen Abschnitt 120 eine Freigabekammer 120a γόη beträchtlichem Rauminhalt entsteht. Die Haupttragkonstruktion für den unteren Abschnitt 102 ergibt sich aus einem aufrechtstehenden Zylinder 103 mit Stahlwandungen. Innerhalb dieses Stahlzylinders 103 befindet sich ein feuerfester Rost 131, der eine Trennwand zwischen dem oberen Teil des Feuerraumes und dem Boden der Verbrennungskammer 102c bildet; die zylindrische Wandung des Feuerraumes 102b trägt eine praktisch ebenfalls zylindrische feuerfeste Auskleidung 104b, die unmittelbar an die Stahlwandung 103 angrenzt. Auch die zylindrische Wandung der Verbrennungskammer 102c ist mit einer feuerfesten Auskleidung 104c in unmittelbarer Nähe der Stahlwandung ausgerüstet. Bei dieser Ausführungsform sind die Ausfütterungen 104b und 104c unterhalb bzw. oberhalb des feuerfesten Rostes 131 angebracht.

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Die wichtigste Abstützung für den Ubergangsteil 110 besitzt eine sich nach oben erweiternde praktisch kegelstumpf förmige Stahlwand 111, deren Boden oben an die Stahlwand 103 angeschlossen ist. Die Innenfläche der Stahlwandung trägt eine sich nach oben erweiternde praktisch kegelstumpfförmige feuerfeste Auskleidung 112, deren Bodenteil mit dem obersten Teil der feuerfesten Auskleidung 104c unmittelbar Terbunden ist. Die Hauptstütze des oberen Absohnitts 120 ist eine aufrechtstehende praktisch gewölbte Stahlwandung 121, zu der eine praktisch zylindrische Seitenwand 121a und ein oberes Abschlußstück 121b gehören, wobei der untere Teil der aus Stahl bestehenden Seitenwand 121a mit dem obersten Teil der Stahlwandung 111 verbunden ist. An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, daß es im allgemeinen nicht unbedingt erforderlich ist, die Innenfläche der Stahlwand 121 mit einer feuerfesten Auskleidung zu yersehen, obwohl man sie im Bedarfsfalle anbringen kann.

Die Außenflächen der Stahlwände 103, 111 und 121 sind mit wärmeisolierenden Gehäusen 105 bzw. 113 bzw. 122 ausgerüstet; diese drei Gehäuse können auch aus einem Stück bestehen. Vorzugsweise ist das Gehäuse 122 etwas dicker als die Gehäuse 105 und 113, weil die Stahlwand 121 nicht

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notwendigerweise mit einer feuerfesten Auskleidung versehen zu sein braucht.

In der Seitenwand 121a aus Stahl befindet sich eine Zugangsöffnung, die von einer kreiszylindrischen Röhre aus Stahl begrenzt ist, die sich aus der Seitenwand 121a nach außen erstreckt. Das äußere Ende des Stahlrohres ist durch eine Stahlplatte 124 verschlossen, die mit Hilfe von Schraubenbolzen 125 abnehmbar befestigt ist. Die Platte 124 trägt eine sich nach innen und nach unten erstreckende Rohrleitung 126, die dazu dient, je nach Bedarf und von Zeit zu Zeit frisches, aus Festteilchen bestehendes, feuerfestes Material in die Verbrennungskammer 102 c einzuführen, der Zweck dieses feuerfesten Materials wird unten noch näher erläutert werden. Das äußere Ende der Leitung 126 trägt ein Ventil 126a mit Handbetätigung, durch welches das feuerfeste Material bei geöffnetem Zustand zugeführt werden kann. Normalerweise ist das Ventil 126a geschlossen. Das obere Ende der Kammer 120a kommuniziert mit einem Auslaßrohr 127 aus Stahl, dessen unteres offenes Ende in eine Öffnung eingesetzt ist, die sich in dem zentralen Teil der obersten Wandfläche 121 befindet, und durch welche die Verbrennungsgase asw. aus dem Verbrennungs-

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ofen 100 abgeleitet werden können. Das Auslaßrohr 127 besitzt ebenfalls eine wärmeisolierende Umhüllung 127a.

Im Innern der Verbrennungskammer 102c befindet sich eine Masse aus einem feinteiligen inerten und feuerfesten Material 130, welches τοη dem feuerfesten Rost 131 getragen wird, welches fließend in der Schwebe gebalten wird, um eine Wirbelschicht 130 in der Verbrennungskammer 102c zu bilden. Um dieses Schweben hervorzurufen, wird Luft in den Boden der Verbrennungskammer 102c durch eine Anzahl von Bohrungen 132 durch den feuerfesten Rost 131 auf das feuerfeste Material 130 gelenkt, diese Bohrungen 132 stellen durch den feuerfesten Rost 131 eine Verbindung .zwischen dem oberen Teil der Feuerkammer 102b und dem Boden der Verbrennungskammer 102c her. Die Bohrungen 132 sind vorzugsweise gleichmäßig über den Bereich des feuerfesten Rostes 131 verteilt, wobei jede Bohrung vorzugsweise kreiszylindrisch sein und einen Durchmesser von 9,53 mm haben kann. Der feuerfeste Rost 131 trägt das feuerfeste Material 130 und wird selbst von dem Oberteil der feuerfesten Auskleidung 104b getragen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Wirbelschicht 130 hat der Unterteil derselben einen Bodenbelag

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aus gebrannter Tonmischung 103a, dessen Stärke etwa 20,32 cm, aber nicht höher als etwa 30 cm beträgt, die unmittelbar vor dem Oberteil des feuerfesten Rostes 131 liegt. Der obere Teil der Wirbelschicht besteht aus einer Schicht von wiederholt gesiebtem Torpedosand 130b in einer Höhe von etwa 90 cm, der auf dem Oberteil der Tonmischung 130a ruht. Die Tonmischung hat eine Teilchengröße im Bereich von 19,05 bis 25,4 mm, und der Torpedosand eine Teilchengröße entsprechend einem Bereich von 0,59 - 0,21 mm lichte Maschenweite (=30 - 70 A.S.T.M. Maschenweite). Die Anhäufung 130a kann aus irgendeiner geeigneten Feuertonmischung bestehen, während der Torpedosand 130b im wesentlichen aus Silikondioxyd besteht. Es wird hauptsächlich der Torpedosand 130b zu der Wirbelschicht 130 aufgewirbelt, die sich in einer Höhe von ca. 1,80 m über den feuerfesten .Rost 131 erstreckt, durch Ausdehnung praktisch die ganze Verbrennungskammer 102c ausfüllt und am Boden des Übergangsteils 110 endet. Wahlweise kann der obere Teil der Wirbelschicht 130 anstelle von Torpedosand auch aus einer Schicht aus Porzellanbruch der gleichen Tilchengröße wie der Torpedosand bestehen, in der er für die Zwecke der Erfindung leicht in der Schwebe gehalten werden kann.

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Die Luft, welche durch die Bohrungen 132 in dem feuerfesten Rost 131 in den Boden der Verbrennungskammer 102c eingeleitet wird, bildet nicht nur die Wirbelschicht 130 in der Verbrennungskammer 102c und hält diese aufrecht, sondern unterstützt auch die Verbrennung oder bewirkt das Verbrennen der organischen Abfallprodukte in dem Schlamm, der vernichtet werden soll, wie dies im Folgenden noch näher erläutert werden soll. Die Luft wird durch die Bohrungen 132 aus dem Oberteil des Feuerraumes 102b zugeleitet, in welche sie aus der Luftkammer 102a gelangt. Der Unterteil des Feuerraumes 102b ist von dem Oberteil der Luftkammer 102a durch eine Stahlplatte 191 getrennt, die eine Anzahl von Löchern 191a aufweist, durch welche die Luft aus dem oberen Teil der Luftkammer 102a in den unteren Teil des ü'euerraumes 102b strömt. Der obere mittlere Teil der Stahlplatte trägt einen Brenner 193, der im Boden der Feuerkammer 102b angeordnet ist und einem später noch zu beschreibenden Zweck dient, die Löcher 191a in der Stahlplatte 191 sind rings um den Brenner 193 herum angeordnet. Die Luft wird der Luftkammer 102a zwischen der Grundplatte 101 und der Stahlplatte 191 durch eine Rohrleitung 141 aus Stahl zugeführt, die eine wärmeisolierende Umhüllung 141a besitzt.

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Zur Erzeugung eines Luftstromes dient ein Gebläse 140, das über einen Eiemen 144 von einem Elektromotor 143 angetrieben ist. Das Gebläse 140 hat einen Einlaßstutzen, der mit einem Einlaßrohr 263 verbunden ist und dessen Auslaß an eine Austrittsleitung 142 angeschlossen ist. Am äußeren Ende des Einlaßrohres 263 ist ein luftfilter 261-262 angebracht, so daß die Umgebungsluft gefiltert und von Schmutz und Staub usw. befreit wird, bevor sie in das Gebläse 140 gelangt. Das Auslaßrohr 142 steht mit dem unteren Ende eines Außenrohres 273 eines Wärmeaustauschers 270 in Verbindung, der ein inneres Bohr 272 besitzt, das in radialer Richtung von dem Außenrohr 273 in Abstand gehalten ist, wobei die Außenfläche des Außenrohres 273 eine warmeisolierende Hülle 273a trägt. Das obere Ende des Außenrohres 273 ist seinerseits an das außenliegende Ende des Einlaßrohres 141 angeschlossen, welches sich durch die luftkammer 102a hindurch bis in den Verbrennungsofen 100 htein erstreckt. Die Luft, die durch das Außenrohr 273 und rings um das innenliegende Rohr 272 des Wärmeaustauschers 270 strömt, wird erwärmt und dann durch das Einlaßrohr 141 in die Luftkammer 102a eingeleitet. Außerdem besitzt das Auslaßrohr 142 noch ein Anzapfrohr 146 mit einem Ventil 147 für Handbetätigung. Das Einlaßrohr 141

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besitzt eine öffnung 148 für die Strömungsmessung mit den üblichen dazugehörigen Druckhähnen mit der Bezeichnung "PT" (s. Fig. 1).

Bei der Inbetriebnahme des Verbrennungsofens 100, d.h. bei kaltem Ofen, ist es erforderlich, die Temperatur der Wirbelschicht 130 in der Verbrennungskammer 102c auf seine normale Betriebstemperatur anzuheben, man erreicht dies durch Inbetriebnahme des Brenners 193. Vorzugsweise kann eine normale Gasspeiseleitung 150 über einen Gas messer 151 an eine Leitung 152 angeschlossen werden, die zu einem Ventil 153 mit Handbetätigung und von da zu einem Gasrohr 154 führt. Das Rohr 154 wird von einer Platte 155 so gehalten, daß sie eine Öffnung in der Stahlwand 103 in der Nähe der Luftkammer 102a verschließt; das Rohr 154 greift durch die Platte 155 hindurch und in die Luftkammer 102a hinein. Das innenliegende Ende des Rohres 154 ist mit dem unteren Ende einer Rohrleitung 1-56 verbunden, die in der Luftkammer 102a angeordnet ist, von der Platte 191 herab hängt und zu einer nicht dargestellten Brennerdüse führt, die in dem Brenner 193 untergebracht ist, der seinerseits am Boden der Feuerbüchse 102b aufgestellt ist. In der Rohr leitung 156 ist außerdem eine elektrische Zündvorrichtung

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untergebracht, die betriebsmäßig der Brennerdüse zugeordnet ist, so daß das Naturgas (Erdgas) bequem gezündet werden kann. Die Verbrennung des Naturgases wird von dem Sauerstoff unterstützt, der in der Luft enthalten ist, die von der Luftkammer 102a durch die Bohrungen 191a in der Platte 191 in die Feuerkammer 102b geleitet wird. Die in der Feuerkammer 102b brennenden Gase gehen zusammen mit dem Rest der in die Feuerkammer 102b eingereisten Luft von dem oberen Teil der Feuerkammer 102b durch die Bohrungen 132 in den feuerfesten Rost 131 in die Verbrennungskammer 102c und bewirken die Erwärmung der Wirbelschicht 130 und heben schließlich deren Temperatur auf die normale Betriebstemperatur an. Selbstverständlich erzeugt der in den Boden der Verbrennungskammer 102c gespeiste Strom von Gasen die Wirbelschicht 130 in der Verbrennungskammer 102c und hält diese in dem oben erwähnten Betriebszustand.

Es versteht sich von selbst, daß man anstelle des Naturgases (Erdgases) auch andere brennbare Stoffe als Wärmequelle verwenden kann. So kann man beispielsweise Kohlenstaub, Heizöl, Keroson, Faulschlammgas usw. verwenden, diese Brennstoffe können als zusätzliche Brennstoffe benutzt werden, um die Temperatur des Verbrennungsofens 100 und

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insbesondere der darin befindlichen Wirbelschicht 130 auf die richtige Betriebstemperatur zu bringen.

Der wäßrige Abwasserschlamm wird mit Hilfe einer Pumpe 160 zugeführt, diese besitzt ein Gehäuse 161 mit einem Einlaß 162 und einen Auslaß, der mit einer Rohrleitung 163 aus Stahl zur Zuführung des Schlamms verbunden ist. Im Innern des Gehäuses 161 ist ein Propeller 164 auf einer Welle 165 angeordnet, die aus dem Gehäuse nach außen herausragt und eine Riemenscheibe 166 trägt, die über einen Riemen 170 mit einer Riemenscheibe 169 verbunden ist, die ihrerseits auf der Welle 168 eines Elektromotors 167 sitzt. Sie Pumpe 160 dient dazu, den wäßrigen Schlamm aus der Speiseleitung 162 in die Abgabeleitung 163 in gesteuerten Mengen und bei einer bestimmten Drehzahl des Elektromotors 167 zu pumpen, dabei kann auch die Antriebsverbindung zwischen den Wellen 165 und 168 veränderlich sein, so daß die Fördermenge der Pumpe 160 ihrerseits ebenfalls veränderlich ist, und sie kann auch auf beliebige Weise innerhalb der gegebenen Grenzen auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Die Abgabeleitung 163 weist einen Rohrabschnitt 163a auf, in welchem ein Prüfventil 172 angeordnet ist und ragt ferner durch einen Durchlaß 174 in der Stahlwand 103 der unteren

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Abschnitte 102 des Verbrennungsofens 100 hinduroh und endet im unteren Teil der Verbrennungskammer 102o, Vorzugsweise liegt das äußere Ende der Abgabeleitung 163 oberhalb des feuerfesten Rostes 131ift einem Abstand, der nicht kleiner ist als etwa 30,48 cm. Die Pumpe 160 und die Rohrleitung dienen dazu, wäßrige Sohlammengen mit einer Konzentration an Feststoffen, die etwa 25 i» ausmacht, aus der Speiseleitung 162 durch die Abgabeleitung in die Wirbelschicht 130 innerhalb der Verbrennungskammer 102c zu pumpen.

Beim Betrieb des Verbrennungsofens 100 wird der wäßrige Schlamm in den unteren Teil der heißen Wirbelschicht 130 über die Abgabeleitung 163 eingespeist, wodurch das in dem Schlamm enthaltene Wasser sofort verdampft oder schlagartig in die Dampfform gebracht wird, und die organischen Bestandteile sofort verbrannt werden, so daß infolge dieses Verbrennungsvorganges Wärme auf die Wirbelschicht übertragen wird, um deren Betriebstemperatur aufrecht zu erhalten, wie im folgenden noch näher beschrieben werden soll. Die Endprodukte, die sich aus der Tölligen Vernichtung des wäßrigen Schlammes in der Wirbelschicht 130 ergeben, enthalten grundsätzlich Asche aus der Oxydation der ·

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mineralischen Bestandteile der organischen Stoffe, Wasserdampf oder Dampf aus der Verdampfung der wäßrigen Phase des Schlammes und aus dem Verbrennungsvorgang des Naturgases (wenn solches überhaupt vorhanden ist) in dem Brenner 193, sowie aus der Verbrennung der organischen Stoffe, der Gase (Sauerstoff und Stickstoff) in dem Luftstrom, der aus dem Gebläse 140 kommt, und die während des Verbrennungsprozesses nicht umgewandelt oder gebunden worden sind, sowie Kohlendioxyd und andere gasförmige Oxyde, die sich aus dem Verbrennungsprozeß ergeben. Diese Produkte steigen τοη der Wirbelschicht 130 in der Verbrennungskammer 102c aus naoh oben und von dort in die erweiterte Trennungskammer 120a, in der alle festen verbrennbaren Teilchen, die in der Verbrennungskammer 102c nicht verbrannt sind, nunmehr verbrannt werden. Dort werden auch alle Teilchen des feuerfesten Materials der Wirbelschicht 130, die in die ausströmenden Gase aus der Verbrennungskammer 102o gelangt sind, im Innern der Trennungskammer 120a abgesetzt. Diese Stoffe gehen nun ihrerseits durch die Trennungskammer 120a naoh oben und gelangen in die Ausgangsleitung 127. Dadurch werden diese Stoffe kontinuierlich duroh die Ausgaagileitung 127 aus dem Verbrennungsofen 100 abgezogen.

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Die in dem abfließenden Strom von Gasen in der Austrittsleitung 127 enthaltene Asche wird aus diesem mit Hilfe eines Zyklon-Abscheiders 180 entfernt. Dieser Abscheider besteht im einzelnen au3 einem kreiszylindrischen Oberteil 181, der das Außenende der Auslaßleitung 127 abschließt und einem damit in Verbindung stehenden, unteren, nach unten kegelstumpfförmig abgestuften konischen Teil 182, einem damit verbundenen praktisch kreiszylindrischen Expansionsabschnitt 183» der als Staubfänger wirkt, einem darunter befindlichen weiteren konisch abgestuften Abschnitt 184 und einer am unteren Ende nach unten gerichteten Entleerungsleitung 185» Das untere Ende der Entleerungsleitung 185 weist ein Entleerungsventil 186 zur Herstellung der Verbindung nach außen auf, welches von Hand betätigt wird. Dadurch werden getrennte Feststoffe aus dem Abscheider 180 abgezogen, sobald das Entleerungsventil 186 in der geöffneten Stellung ist. Die Abschnitte 181 und 182 sind mit wärmeisolierenden Außenhüllen 181a und 182a ausgerüstet.

Der Abscheider 180 hat ein Auslaßrohr 187, das nach unten durch den oberen zentralen Teil des Abschnitts 181 hindurchragt und mit diesem in Verbindung steht, das Auslaßrohr 187 trägt eine Wärmeisölation 187a. Wie oben erwähnt, entfernt das Zyklon-Abscheider 180 Asche, Staub und andere

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Feststoffe aus den Gasstrom, der aus dem Verbrennungsofen 100 kommt. Infolgedessen gelangen nur Gase und Wasserdampf in die Auslaßleitung 187. Das Auslaßrohr 187 enthält eine Öffnung 180 für die Strömungsmessung, der entsprechende Druckentnabmevorrichtungen PT zugeordnet sind, wie dies Fig. 2 zeigt.

Das äußerste Ende der Auslaßleitung 187 aus dem Absoheider 180 Ast mit dem äußersten oberen Ende des inneren Rohres 172 des Wärmeaustauschers 270 verbunden. Dadurch strömen die heißen Gase in dem Auslaßrohr 167 durch das Innenrohr 272 naoh unten und damit im Gegenstromprinzip lu der Luft, die naoh oben durch das äußere Bohr 273 des Wärmeaustauschers 270 τοη dem Gebläse 140 her strömt. Infolgedessen erfolgt ein Wärmeaustausch, so daß die Luft vorgewärmt wird, bevor sie durch das Einlaßrohr 141 in die Luftkammer 102a des Verbrennungsofens 100 gelangt.

Wie oben bereits erwähnt, kann eine Vielzahl von wäßrigen Sohlammarten mit brennbaren organischen Abfallstoffen zerstört werden, wenn man das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung richtig benutzt. Außerdem werden die Abwässer in Form von wäßrigem Schlamm nach sehr verschiedenen Methoden verarbeitet, und die Arten der

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Abwässer nehmen einen breiten Baum ein. Gemäß einem besonderen Erfindungsgedanken werden die wasserhaltigen Abwässer bei dem Verfahren nach der Erfindung Torbehandelt, um einen Eingang in den Verbrennungsofen 100 zu schaffen, der ganz bestimmte, vorher festgelegte Eigenschaften hat, einschließlich der Teilchengröße der Feststoffe, des Gehalts an Feststoffen usw.. In Fig. 3 der Zeichnung ist schematisch dargestellt, auf welche Weise zwei wäßrige Schlammströme in dem Verbrennungsofen 100 verarbeitet und vor dem Eintritt in den Ofen vorbehandelt werden. Bei dem Diagramm bestehen die beiden Schlammströme einerseits aus Eoh-Abwasser und andererseits aus organischem Boh-Müll. Das Boh-Abwasser enthält einen sehr kleinen Anteil an Feststoffen und muß infolgedessen zwecks Entfernung des Wassers vorbehandelt werden, um einen Schlamm zu bekommen, der einen höheren Gehalt an Feststoffen hat. Diese Behandlung erfolgt im allgemeinen in einem Ablagerungsbehälter 201, so daß man einen Abwasserschlamm erhält, der beispielsweise 3-4 Gewichtsprozent Feststoffe enthält. Der Abwasserschlamm wird durch eine Bohrleitung 202 einer Schleiftrommel 203 zugeführt, in welcher die Größe der Feststoffe verringert wird. Nach dem Schleifen und Mahlen des Schlammes wird dieser durch eine Rohrleitung 204

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in eine Vorrichtung 203 eingeleitet, die dazu dient, die Teilchen mit Übergröße zu entfernen, diese Vorrichtung kann ein Sieb enthalten. Der so vorbehandelte Hohschlamm geht durch das Sieb 205 hindurch und gelangt dann durch eine Rohrleitung 206 und ein von Hand zu betätigendes Ventil in eine Rohrleitung 208. Aus der Rohrleitung 208 wird der Schlamm mit Hilfe einer Pumpe 208a abgesaugt und durch eine Rohrleitung 208b in eine Sortiervorrichtung mit Sieb gepumpt· Das Sieb der Sortiervorrichtung kann größenordnungsmäßig 8-10 Maschen je Flächeneinheit aufweisen. Teilohen mit Übergröße werden von dem Sieb 205 für die Schleiftrommel 203 zurückbehalten und an diese zjirüokgefordert, wie dies der Pfeil 209a in der schematisohen Darstellung der Fig· 3 zeigt. Auf die gleiche Weise werden Partikelchen mit Übergröße aus der Sortiervorrichtung 209 zu der Sohleiftrommel 203 zurückgeleitet, wie dies der Pfeil 209a in Fig. 3 andeutet. Der Überschuß aus der Sortiervorrichtung 209 wird in einen Samme1- und Mischbehälter geleitet, wie dies in Fig. 3 durch den Pfeil 209b angedeutet 1st.

Organisoher Roh-Müll kann also mit Hilfe der Einrichtung ntoh dtr Erfindung verbrannt werden, wobei der Müll

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zuerst in einer Müllsohleiftrommel 210 gemahlen wird und zusätzliches Wasser im Bedarfsfalle au3 der Speiseleitung zugegeben wird, Der gemahlene Müll wird durch eine Rohrleitung 212 in eine Siebvorrichtung 213 befördert, die besonders störende große Teile aus dem Müll entfernt. Nach dem Durchsieben wird der Müll durch eine Rohrleitung 214 und ein Ventil 215 mit Handbetätigung in die Rohrleitung 208 befördert. Aus dieser Rohrleitung wird der gemahlene Müll mit Hilfe der Pumpe 208a durch die Rohrleitung 208b auf das Sortiersieb 209 gegeben. Zu große Teilchen werden von dem Sieb 213 nach dem Sieb 210 zurückbefördert, wie es der Pfeil 213a in Fig. 3 erkennen läßt. Der Überschuß an Material aus dem Sortiersieb 209 wird, wie oben kurz erwähnt, in den Sammel- und Mischbehälter 220 befördert.

Der Behälter 220 dient dazu_? die verschiedenen Stoffe zu sammeln, die weiterbehandelt werden sollen, und können vorzugsweise eingehüllt werden (nicht dargestellt), um den Inhalt des wäßrigen Schlammes vor der zur Konzentrierung bestimmten Verdampfung zu erwärmen» Der Behälter 220 enthält außerdem eine Mischeinrichtung, so daß der Behälter 220 zusätzlich oin Mischer ist, wobei die eigentliche Mischvorrichtung Prallplatten 221 und einen Rührflügel 222

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enthält, der am unteren Ende einer Welle 223 sitzt, die Ton einen Elektromotor 225 über ein Reduziergetriebe 224 angetrieben ist; die Verbindung zu dem Getriebe 224 kann beispielsweise mit Hilfe τοη Riemenscheiben und mit Hilfe eines Riemens 226 hergestellt sein.

Am, Boden des Behälters 220 befindet sich ein Ent leerungsrohr 227 mit einem Ventil 228 für Handbetätigung. Der wäßrige Schlamm in dem Behälter 220 wird mit Hilfe einer Pumpe 230 abgezogen, die Tön einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben ist. Im einzelnen ist der Einlaß der Pumpe 230 mit dem Entleerungsrohr 227 verbunden, während der Auslaß der Pumpe 230 an eine Rohrleitung 233 angeschlossen ist, zu der ein magnetisch wirkender Strömungsmeßkopf 235 gehört, der elektrisch mit einem Meßgerät oder Aufzeichnungegerät 236 verbunden ist. Die Apparatur 235, ist durchaus gebräuchlich und ist im Interesse einer Ent lastung der Zeichnung im einzelnen nicht dargestellt.

Das außenliegende Ende der Rohrleitung 233 steht mit dem Innern eines Verdampfers 240 in Verbindung. Der Ver dampfer 240 hat im Querschnitt im allgemeinen kreis- zylindrisobe Form und besitzt einen Boden 241, an den ein Ent wässerungsrohr 242 mit einem τοη Hand zu betätigenden Ventil 243 angeschlossen ist. Das obere Ende des Verdampfers 240

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ist durch den oberen Wandungsteil 244 abgeschlossen. Sin wäBriger Schlammstrom, der durch Verbrennung in dem Ofen vernichtet werden soll, wird aus dem Behälter 220 mit Hilfe der Pumpe 230 durch die Bohrleitung 233 gepumpt, die ein von Hand zu betätigendes Ventil 236 enthält, und zwar er-. folgt die Speisung in dem unteren Teil des Verdampfers 240. Der ankommende Sohlamm wird in dem Verdampfer 240 konzentriert und verläßt dann in dieser konzentrierten Form den unteren Teil des Verdampfers 240 über die Eohrleitungen duroh die Schlammleitung 162, die ein Ventil 237 für Handbetätigung enthält und bis zu der Pumpe 160 führt. An dieser Stelle sei bemerkt, daß die Schlammleitung 162 im allgemeinen mit der Rohrleitung 233 horizontal ausgerichtet ist, um sicherzustellen, daß der Schlamm, der durch die Rohrleitung 233 in den Verdampfer 240 gelangt, tatsächlich in dem Verdampfer 240 konzentriert wird und nicht unmittelbar durch den Verdampfer hindurch in die Schlammleitung gelangt. Eine kreiszylindrische Prallanordnung oder ein Wehr 245 liegt im Innern des Verdampfers 240 und gibt die Gewähr dafür, daß der durch die Rohrleitung 233 ankommende wäßrige Schlamm im Innern des Verdampfers 240 durch das Prinzip des Luftauftriebs umgewälzt wird, um eine durch-

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greifende Konzentrierung zu erreichen. Die Wärmemenge, die erforderlich ist, um einen Teil der wäßrigen Phase des ankommenden Schlammes zu verdampfen, so daß dieser in konzentrierter Form in die Speiseleitung 162 gegeben werden kann, wird dem austretenden Gasstrom entnommen, der aus dem Oberteil des Verbrennungsofens 100 entströmt, nachdem aus diesem Gasstrom die Äsche in dem Abscheider entfernt worden ist, und nachdem der Gasstrom durch den Wärmeaustauscher 270 hindurchgegangen ist. Tatsächlich wird der gesamte austretende Gasstrom, der das innere Bohr 272 des Wärmeaustauschers 270 durchströmt, in den Verdampfer 240 eingeleitet. Tatsächlich ragt das innere -Bohr 272 des Wärmeaustauschers 270 in dessen außenliegenden Teil hinein und weiter nach unten durch die obere Wandung 244 des Verdampfers 240, in dessen Inneres, während das untere offene Ende des inneren Rohres 272 erheblich unter den Pegel 277 des in dem Verdampfer 240 enthaltenen Schlammes greift. Der Wärmegehalt des Gasstromes, der durch das innere Bohr 272 in den Verdampfer 240 gelangt, 1st von wesentlicher Bedeutung und dient zur Erwärmung des ankommenden wäßrigen Schlammesauf eine Temperatur, welche die Verdampfung eines Teils von dessen wäßriger Phase

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bewirkt, ohne daß ein Teil des Wasserdampfes in dem Strom der Gase aus dem inneren Bohr 272 kondensiert wird. Da nun der Verdampfer 240 auf einer verhältnismäßig hohen Temperatur gehalten wird, ist er mit einer wärmeisolierenden Hülle 240a umgeben.

Ein Austrittsrohr 249 steht in Verbindung mit dem oberen Teil des Verdampfers 240 und nimmt einen Auslaßstrom auf, der den gesamten Wasserdampf und alle anderen Gase enthält, die durch das innere Bohr 272 in den Verdampfer 240 gelangen, sowie den zusätzlichen Wasserdampf, der innerhalb des Verdampfers 240 aus dem wäßrigen Schlamm abgedampft ist. Bevor man den Strom in der Rohrleitung 249 in die Atmosphäre hinausläßt, ist es erwünscht, einen Teil des Wasserdampfes zurückzugewinnen. Hierzu dient ein Kondensator 250, der an das außenliegende Ende der .Bohrleitung 249 angeschlossen ist, und andererseits an die Auslaßleitung 251, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Der Kondensator 250 enthält irgendeine geeignete Kühleinrichtung, die in Fig. 3 als Kühlschlange 252 gezeichnet ist. Durch diese wird der Wasserdampf aus dem Auslaßstrom beim Durchströmen des Kondensators 250 kondensiert*

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Das Kondensat sammelt sich in dem Gehäuse des Kondensators 250 an und wird durch eine Entleerungsrohrleitung 253 naoh außen abgezogen. Dieses Kondensat aus der Entleerungsleitung 253 enthält Wasser, welches in dem System wieder verwendet werden kann und beispielsweise in die Wasserleitung 211 geleitet werden kann, die zu der Müllsohleiftrommel 210 führt. Tatsächlich ist das Wasser aus der Entleerungsleitung 253 ein sogenanntes "gutes Wasser", was ganz allgemein weiter verwendet werden kann.

Da die Einrichtung den Wärmeaustauscher 270 und den Verdampfer 240 umfaßt, ist sie in wärmewirtschaftlicher Hinsioht außerordentlich ökonomisch. Ein beträchtlicher Teil der verwertbaren Wärme in dem Auslaßstrom der Gase, die sich aus der Trennkammer 120a des Verbrennungsofens 100 in die Auslaßleitung 127 ergießen, wird für einen nützlichen Zweck in dem Wärmeaustauscher 270 verwendet; insbesondere wird diese verwendbare Wärme in dem Wärmeaustauscher 270 dazu benutzt, die Luft zu erwärmen, die Ton dem Gebläse 140 herkommt, bevor diese in die Luftkammer 102a des Verbrennungsofens 100 eingeleitet wird. Ein weiterer Anteil dieser verwendbaren Wärme in dem Ausiaßstrom der Gase, die aus dem inneren Rohr 272 des Wärme-

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austauschers 270 herauskommen, wird für einen nützlichen Zweck in dem Verdampfer 240 wiedergewonnen und dient insbesondere in dem Verdampfer 240 dazu, einen Teil des Wassers aus dem wäßrigen Schlamm, der sich in dem Verdampfer befindet, herauszudampfen, so daß sich ein konzentrierter Schlamm ergibt, der über die Schlammspeiseleitung 162 in die Pumpe 160 gedruckt wird und τοπ da über die Schlammabgabeleitung 163 in den unteren Teil der Verbrennungskammer 102c in dem Verbrennungsofen 100. Der aus dem Verdampfer 240 herauskommende und zu der Pumpe 160 geleitete Schlamm ist also auf diese Weise in dem Verdampfer 240 vorgewärmt und damit unmittelbar vor seiner endgültigen Einleitung in die Verbrennungskammer 102c in dem Verbrennungsofen 100.

Beim praktischen Betrieb der gesamten Anlage ist es immer in hohem Maße erwünscht und in vielen Fällen unerläßlich, daß die Gase, die sich aus dem Abbau des wäßrigen Schlammes im Innern des Verbrennungsofens 100 ergeben, keinerlei schädliche Stoffe enthalten, die durch die Entleerungsleitung 251 in die Atmosphäre gelangen könnten. Wird bei dem Betrieb der Verbrennungskammer 102c des Verbrennungsofens 100 und insbesondere bei der Arbeit der

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Wirbelschicht 130 im Innern des Ofens eine genügend hoch über der liindesttemperatur von 700° C und vorzugsweise über 760° C liegende Temperatur eingehalten, dann ist die. Verbrennungstemperatur aller schädlichen Produkte übertroffen. Außerdem ergibt sich durch die Einschaltung der verbreiterten Trennungskammer 120a eine ausreichend lange Ablagerungsz-eit bei der angehobenen Temperatur, um mit Sicherheit eine vollständige Verbrennung der schädlichen Produkte zu erreichen, bevor sie in die Entleerungsleitung 127 gelangen. Außererseits kann die Betriebstemperatur in der Verbrennungskammer 102c des Verbrennungsofens 100 nicht allzu hoch gehalten werden, väl bestimmte ,Stoffe in der Asche, die sich aus der Verbrennung der organischen Stoffe ergeben, bei Temperaturen oberhalb 980 C verschlacken oder verglasen; sobald sich aber Schlacke bildet, schmilzt das feuerfeste Material in der Wirbelschicht 130 und bildet große Partikelohen, die schließlich so große Dimensionen annehmen/ daß sie nicht mehr die flüssige Konstitution der Wirbelschicht 130 als Folge des Luftstromes aufrechterhalten können, der durch die Verbrennungskammer 102c strömt. Um nun die Verschlackung der Asohe, die sich aus der Verbrennung der organischen

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Abfallstoffe ergibt, zwangsläufig zu verhindern, wird die Betriebstemperatur im Innern der Verbrennungskammer 102c des Verbrennungsofens 100 nicht über 980° C gehalten und Torzugsweise nicht über 871 C.

Die von dem Gebläse 140 gelieferte Luftmenge muß genügend groß sein, um das oben erwähnte spezielle feuerfeste Material in der Verbrennungskammer 102c in der Konstritution einer Wirbelschicht 130 zu halten, und muß auch eine ausreichende Sauerstoffmenge enthalten, um die gesamten Verbrennungsvorgänge in dem Ofen durchführen zu können. Bei der Inbetriebsetzung des Verbrennungsofens 100 ist die Ton dem Gebläse 140 gelieferte luft kalt. Zur Bereitstellung einer ausreichenden Energiemenge für die Verdampfung des wäßrigen Anteils des zu vernichtenden Schlammes wird die Luft in der Luftkammer 102b unterhalb des feuerfesten Rostes 131 durch Einschaltung des Brenners 193 erhitzt. Durch die Verbrennung des Erdgases in dem Brenner 193 werden die Luft und auch die Verbrennungsprodukte auf eine höhere Temperatur gebracht, vorzugsweise im Bereich von 1080° - 1130° C; der sich ergebende Strom von Gasen enthält noch ausreichend große Sauerstoffmengen, um die Verbrennung allen organischen Abfallmateriale in den zu vernichtenden Schlamm aufrechtzuerhalten.

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Da nun die Höchstgeschwindigkeit des Gasstromes, der durch die Verbrennungskammer 102c hindurchströmt, und damit auch sein eigenes Volumen auf dasjenige Volumen begrenzt ist, welches erforderlich ist, damit keine übermäßige Absetzung des feuerfesten Material der Wirbelschicht 130 erfolgt, kann die Ozydmenge, die durch das Gebläse 140 je Zeiteinheit in die Luft befördert werden kann, ebenfalls begrenzt und damit aber auch die Menge organischen Abfalle, die in der Verbrennungskammer 102c je Zeiteinheit vollständig verbrannt werden kann. Infolgedessen muß die Menge der aus dem Gebläse 140 gelieferten Luft und die Strömungsmenge des wäßrigen Schlammes, der von der Pumpe 160 gefördert wird, genauestens reguliert und koordiniert werden, um sicherzustellen, daß eine ausreichende Säuerst off menge in die Verbrennungskammer 102c gelangt, um das gesamte verbrennbar Abfallmaterial in dem Schlamm verbrennen zu können, der in die Kammer hineingeleitet wird, ohne daß sich ein unzulässiger Niederschlag von feuerfesten Material aus der Wirbelschicht 130 ergibt.

In Interesse der Wirtschaftlichkeit ist es erforderlich, den Verbrennungsofen 100 so zu betreiben, daß man dem Brenner 193 keinen Brennstoff zuführen muß, um die von dem

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Gebläse 140 gelieferte Luft zu erhitzen. Verwendet man in der Vorrichtung nach der Erfindung Vorwärmer einschließlich des Wärmeaustauschers 270 und des Verdampfer· 240 bei Anwendung geeigneter Isolationen, dann kann die ganze Anlage so betrieben werden, daß sie sich selbst in Betrieb hält, allerdings muß der wäßrige Schlamm, der in den Behälter 220 gelangt, einen Anteil an festen Stoffen haben, der 10 $> beträgt, vorausgesetzt, daß die Feststoffe mindestens zu 50 i» verbrennbar sind und einen Heizwert von 983 oal/kg je 0,454 kg haben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung ist der Verbrennungsofen 100 so dimensioniert, daß die Verbrennungskammer 102c einen Durchmesser von 56 cm hat und eine Höhe von ungefähr 1,83 m, gemessen vom Boden des Übergangsteils 110 bis zum oberen &nde des feuerfesten Rostes 131. Dadurch ergibt sich eine Anpassung an die Wirbelschicht 130 aus feuerfestem Stoff, deren Gesamthöhe 1,22 m ist, welche bei Verflüssigung eine Gesamthöhe von 1,83 m hat; dabei hat das spezielle feuerfeste Material für dll aus Niederschlägen bestehende Wirbelschicht von feuerfesten Tonmischungen 130a eine Dicke von weniger als 0,30 m, auf welche der Niederschlag

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von erneut durchgesiebtem Torpedosand 130b kommt, der eine Dicke Ton 0,92 m hat. Das Schlammrohr 163 zur Einleitung des Schlammes in das Flüssigkeitsbett 130 liegt ungefähr 0,3 m über der Oberfläche des feuerfesten Rostes 131. Der Innendurchmesser der Trennkammer 120a beträgt 1,24 m, während die Höhe im Innern gemessen 1,37 m beträgt;-dadurch ergibt sich das erforderliche Volumen für die Trennkammer 120a, in der die größeren Teilchen aus organischem Stoff niedergeschlagen und schließlich vollständig verbrannt werden können. Bei einer derartigen Konstruktion hat der Durchgang8ab8cbnitt 110 eine Höhe von ungefähr 0,61 m.

Das Gebläse 140, welches die Luft für den Verbrennungsofen 100 mit den oben beschriebenen Abmessungen liefert, hat eine Leistung von mindestens 566,4 m je Stunde und kann beispielsweise ein Gebläse sein, welches unter der Handelsbezeichnung "6MXB Sutorbilt" bekannt geworden ist, und von dem Motor 143 angetrieben wird, der eine !leistung von 13 PS besitzt. Der "zu vernichtende Schlamm wird in dem Turbomischer 220 gesammelt, der ein Fassungsvermögen Ton 568 dnr besitzt und die Pumpe 160 fördert den Sohlamm in die Verbrennungskammer 102c in dem Verbrennungsofen 100. Sie muß daher so stark sein, daß sie den Sohlamm mit einer Fördergeschwindigkeit bis zu

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378,5 am je Stunde bei einem Anteil von 25 Gewichtsprozent an Feststoffen fördern kann; die dargestellte Förderpumpe kann beispielsweise eine sogenannte "Moyno-Pumpe" sein.

Obwohl der Schlamm, so wie er in den Behälter 220 gepumpt wird, bereits vorerwärmt worden ist, um die Größe der festen Teilchen auf einem vorbestimmten Wert herabzusetzen, und wenigstens ein Minimum an Konzentration der Feststoffe herbeizuführen, kann immer noch in großem Umfange Feststoffverbindungen enthalten, also beispielsweise einen Feststoffgehalt von etwa 2 i» minimal oder 25 # maximal. Eine typische Art von Abwasserschlamm hat beispielsweise einen Fest3toffgehalt von etwa 3-4 Gewichtsprozent. Im Bedarfsfalle kann der gesamte Schlamm in dem Vorratsbehälter 220 vorgewärmt werden, bevor er in den Verdampfer 240 gepumpt wird. Die Pumpe 230 muß eine Leistung von mindestens 757 dm je Stunde haben, um die Mengen verdünnten Schlamms in den Verdampfer 240 pumpen zu können. Der Verdampfer 240 arbeitet bei einer Temperatur, die" etwas ix'oer dem Siedepunkt des darin enthaltenen wäßrigen Schlammes liegt, und kann den anfallenden Schlamm soweit konzentrieren, daß der Feststoffgehalt etwa 25 Gewichtsprozent sein kann«

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, In dem Wärmeaustauscher 270 wird die aus dem Filter einströmende Luft τοη Umgebungstemperatur τοη etwa 21 C auf eine Temperatur τοη 150° C angehoben, nachdem das ganze System das Gleichgewicht erreicht hat. Gleichzeitig mit der Erwärmung der Frischluft werden die Verbrennungsgase und der Wasserdampf aus der Verbrennungskammer 102c des Verbrennungsofens 100 normalerweise τοη 700° C auf ungefähr 595° C oder auf eine noch tiefer liegende Temperatur abgekühlt.

Während des Betriebes der ganzen Anlage ist es erwünscht, und oft unerläßlich, die Betriebstemperatur und den Betriebsdruck an einer bestimmten.Anzahl τοη Punkten innerhalb des ganzen Systems zu kennen. Eine größere Anzahl τοη Druckmeßstellen, die in der Zeichnung mit "PT" gekennzeichnet sind, befinden sich an den betreffenden Stellen und zu ihnen gehört eine Anzahl τοη Meßstellen für Thermoelemente, die mit "TC" gekennzeichnet sind und zu den Heßgeräten hinzukommen, die oben bereite erwähnt worden sind. Die Informationen, die man τοη den Druckmeßstellen und den Temperaturmeßstellen erhält, ermöglichen es, die gesamte Anlage in der wirtschaftlichsten Weise und wie ein System mit Eigenversorgung zu betreiben, Torausgesetzt, daß die organischen Abfälle in dem Schlamm einen genügend hohen Heizwert haben.

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Im folgenden soll nun die Wirkung der gesamten Anlage zur Vernichtung einer wäßrigen Aufschwemmung von Fäkalien beschrieben werden, wobei die Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise die oben erwähnten Abmessungen haben soll» Der aktivierte Abwasserschlamm, der. in den Klärbehälter 201 in Fig. 3 gepumpt war, hatte einen Gehalt an Feststoffen von 1,5 Gewichtsprozent und nach Durchlaufen der Schleiftrommel 203 und der Siebvorrichtung 205 einen Feststoffgehalt von ungefähr 5 Gewichtsprozent. Der sich ergebende Roh-Sohlamm wurde dann durch das Sortiersieb 209 und in den Behälter des Turbomischers befördert, worin er auf eine Temperatur von 94° G gebracht wurde; hierauf wurde der Sohlamm in den Verdampfer 240 gepumpt. In dem Verdampfer 240 wurde der Schlamm auf etwa 10 Gewichtsprozent an Feststoffen konzentriert oder auf eine solche Konzentration gebracht, daß 3_t785 dm konzentrierten Schlammes 0,55 kg enthielt; der konzentrierte Sohlamm wurde dann von der Pumpe 160 mit einer Fördergeschwindigkeit von 117 dm⁵ je Stunde in die Wirtelfähicht U 130 gepumpt, was ungefähr dem Gewicht von 11,5 kg an Feststoffen für die Verbrennung entspricht, die auf die Wirbelschicht 130 gegeben werden.

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Dae Gebläse 140 saugte nun Verbrennungsluft von 21° C aus der Umgebungsluft ein und förderte sie mit einer Geschwindigkeit Ton 566,4 obm je Stunde in den Verbrennungsofen 100. Bei Inbetriebnahme des Verbrennungsofens 100 wurde Erdgas aus der Versorgungsleitung 150 mit einer Geschwindigkeit Ton 24,4 cbm je Stunde gepumpt, um die Temperatur der eintreffenden Luft' und die Verbrennungsprodukte des Erdgases auf eine Temperatur von 1215° C anzuheben, und auf diese Weise die Wirbelschicht 130 sowie alle anderen Teile des Systems vorzuwärmen und sicherzustellen, daß die erste Charge Schlamm, die auf die Wirbelschicht 130 gelangt, vollständig verbrennt.

Die Wirbelschicht wurde auf einer Durchschnittstemperatur von 700° C gehalten; dadurch erhielt man eine Temperatur des Austrittsgases in dem Auslaßrohr 187 von 550° C. Der Gasstrom in dem inneren Rohr 272, welches zu dem Verdampfer 240 führt, befand sich auf einer Temperatur von ungefähr 480° C. Die Temperatur der Luft, die durch den Wärmeaustauscher 270 strömte, wurde von 21° C auf 125° C angehoben. Der Verdampfer 240 arbeitete bei einer Temperatur von etwa 115° C und konzentrierte den Schlamm von etwa 5 Gewichtsprozent auf ungefähr 10 Gewichtsprozent.

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Der konzentrierte Schlamm wurde im Innern des Ver-

3 brennungsofens 100 mit einer Geschwindigkeit von 117 dm

je Stunde vernichtet, wobei der Schlamm dem Verbrennungs-Feststoffe
ofen 100 etwa 11,5 k^je Stunde zuführte. In dem Zyklonabscheider 180 wurden etwa 5,8 kg Asche je Stunde gesammelt, woraus sich ergab, daß 4,8 kg Feststoffe je Stunde in gasförmige Produkte verwandelt worden waron/ während etwa 115 kg Wasser je Stunde verdampft worder· waren, Die Zerstörung des Abwasserscblammes führte ?ur Erzeugung von Wasserdampf aus dem wäßrigen Anteil des Schlammes zusammen mit verschiedenen gasförmigen Verbrenrungsprodukten und zur Erzeugung von Schlacke aus dem festen Anteil des Schlammes. Der Gasstrom· der aus der Trennkammer 120 des Verbrennungsofens 100 durch das Austrittsrohr '·27 strömte, bestand im wesentliches aus Stickstoff, Kohlendioxyd, freiem Sauere tuff, Spuren τ·*, anderen Gasen und ??as3eriiamp.r, Die Asche tee land im wesentlichen aus den Cxydea der iu den Feststoffen des Schlammes enthaltenen Metalle, und awar Kalziumoxyd, Magnesi'JivOAyd, Eiseuoiyd, AlusiDiuacxyä usw., Arbeitete der Verbrvi.nuagsofen 100 vorschrif tsrm.^ '.^, α^Qn gab e-i: praktisch ufcarhaupt kein unverbraantes i'os-fces Material aiu3er Asche in dem Gaset rom ι der du rc Ii α Ra Au.sirittsrobr ausströmte»

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Das gesamte Fassungsvermögen des Verbrennungsofens 100, wie er bier für die Vernichtung wäßrigen Schlammes beschrieben worden ist, übersteigt den in dem speziellen Ausführungsbeispiel genannten Betrag für die Zerstörung ▼on Abwässern und Abfällen ganz erheblich. So kann die Einrichtung naoh der Erfindung ohne weiteres 317 - 410 kg je Stunde wäßrigen Schlammes vernichten, wenn die einzelnen Vorrichtungen die oben erwähnten Abmessungen aufweisen.

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Claims

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Patentansprüche

1. Anlage zur Vernichtung τοη wässrigem Bodenschlamm (Faulschlamm oder Klärschlamm), der brennbare organische Abfallstoffe enthält, mit einer Verbrennungskammer, einer Einrichtung zur Zuführung des Bodenschlammes, einer Wärmequelle und einer Vorrichtung zur Ableitung der Verbrennungsprodukte und einem Abflußrohr für Brüden sowie Hit einer aus Feststoffteilchen bestehenden Masse feuerfesten Materials im Inneren der Verbrennungskammer, in deren unteren Teil der Einlaßstrom eingeleitet wird, der freien Sauerstoff enthält, wobei die Geschwindigkeit des Einlaßstroms so gewählt ist, daß das feuerfeste Material eine Wirbelschicht bildet, die dauernd aufrechterhalten wird, und femer mit einer Einrichtung zur Zuführung dee wässrigen Bodenschlammes durch den Einlaß in die Wirbelschicht, -dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenschlamm durch den Einlaß in den unteren Teil der Wirbelschicht zugeführt wird und die Wärmequelle fortwährend auf die Wirbelschicht einwirkt, um deren Betriebstemperatur in Bereich τοη 1300° - 1800° F (700° - 980° C) und Torzugeweise im Bereich zwischen 1400° - 1600° F (760° - 871° C) zu halten, und

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Neue Umeiiaaen &η.7ϊ^*.*η..\

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daß die Verbrennungskammer einen unteren Abschnitt mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt und einen oberen Abschnitt mit terhältnismäßig großem Querschnitt aufweist, und ein Übergangsteil den oberen mit dem unteren Abschnitt verbindet, deren Abmessungen so gewählt sind, daß der obere Teil die Einhaltung einer ausreichenden Rückhaltezeit in der Verbrennungskammer ermöglicht, um mit Sicherheit eine Tollständige Verbrennung sämtlicher organischer Abfallstoffe in dem Faulschlamm herbeizuführen.

2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verdampfer (24O)₉ eine Einrichtung zur Zuleitung des Schlammes in diesen Verdampfer, Hilfseinrichtungen zur Zuführung τοπ Wärme in den Verdampfer, derart, daß ein Teil des Wassers in dem wässrigen Schlamm verdampft wird, so daß sich ein konzentrierter Schlamm ergibt, und ferner gekennzeichnet durch eine zusätzliche Vorrichtung zur Einspeisung des konzentrierten Schlammes oder Abwassers aus dem Verdampfer in die Wirbelschicht in der Verbrennungskammer (102o).

3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, daduroh gekennzeichnet, daß die erforderliche, in die Wirbelschicht (130) gelieferte

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Wärme aus der Verbrennung des brennbaren organischen Abfallmaterials in den konzentrierten Schlamm abgeleitet ist.

4* Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (240) aufrecht steht und eine besondere Verrichtung vorhanden ist, die dazu dient, aus dem oberen Teil des Verdampfers Wasserdampf, der aus dem Schlamm herauskönnt, abzuziehen,und diese Vorrichtung eine zusätzliche Linrichtung besitzt, die d.?.7.u dient, den iconzentrierten Schlamm aus dem unterer; Teil des Verdampfers '. u entfernen und in die Wirbelschicht zm befördern,

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4» gekennzeichnet duroh eine Abziehvorrichtung für die lueiw aus dem Auslaßstrom aus der Verbrennungskammer zwecke Schaffung eines gasförmigen Stroms und eine Einrichtung zum Einführen dieses gasförmigen Stroms in den Verdampfer zur Vorerwärmung des Schlammes und zur Verdampfung eines Teils des in diesem enthaltenen Wassers.

6. Anlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Kondensator (250), der dazu dient, Wasserdampf aus dem Verdampfer (240) abzuziehen»

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7. Anlage naoh Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Wärmeaustauscher (270), der zum Wärmeaustausch «wischen dem Einlaßstrom in die Verbrennungskammer und dem Auslaßstrom aus der Verbrennungskammer dient.

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