DE1551833B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Veraschen von Schlamm in einem Etagenofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Veraschen von Schlamm, insbesondere von eingedicktem Klärschlamm, in einem Etagenofen, in dem der Schlamm durch Verbrennungsgase getrocknet und von flüchtigen Stoffen befreit und mit Hilfe der eigenen brennbaren Bestandteile oder durch Zusatzheizung mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen verbrannt wird, wobei die Verbrennungsgase im Gegenstrom zu dem Feststoff durch die Verbrennungszone des Ofens geführt werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der USA.-Patentschrift 2128 472 bekannt, nach der die Verbrennungsgase zur indirekten Beheizung der Trocknungszone verwendet werden und die mit Wasserdampf und flüchtigen Stoffen .beladenen Abgase der Trocknungszone in die Verbrennungszone geleitet werden» Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, daß die ge^ samte Wassermenge des Schlamms, die bis zu 75 % betragen kann, durch die Verbrennungszone geschleppt werden muß und zur Wärmerückgewinnung aufwendige Wärmetauscher erforderlich sind. Das gilt auch für das in der französischen Patentschrift 819 708 beschriebene Verfahren, bei dem zur Entfernung der Schwelstoffe zusätzlich eine Nachverbrennungskammer außerhalb des Ofens vorgesehen ist oder — soweit eine Nachverbrennungskammer fehlt — eine Verunreinigung des Abgases mit Schwelstoffen in Kauf genommen wird. Auch der in der Zeitschrift Brennstoff-Wärme-Kraft, 18 (1966), S. 237, beschriebene Etagenofen arbeitet in der Verbrennungszone mit Gegenstrom, wobei sich der Nachteil ergibt, daß mit Schwelstoffen beladene Rauchgase außerhalb des Ofens gereinigt werden müssen und ein beträchtlicher Brennstoffverbrauch für die Zusatzheizung besteht.

Bei dem Verfahren nach der USA.-Patentschrift 2147 151 wird Schlamm- und Verbrennungsgas im Gleichstrom durch den Ofen geführt. Da jedoch die Verbrennungszone oberhalb der Trocknungszone angeordnet ist, besteht auch bei dieser Arbeitsweise keine Möglichkeit, die Schwelstoffe innerhalb des Ofens zu verbrennen. Wenn dagegen bei dieser Anordnung von Trocknungs- und Verbrennungszone das Gas im Gegenstrom zum Schlamm geführt wird, erfolgt zwar Verbrennung der Schwelstoffe, doch unter Inkaufnahme der Erhitzung des Wasserdampfes, wobei außenliegende Wärmetauscher erforderlich sind, um den Zusatzbrennstoffverbrauch in wirtschaftlich tragbaren Grenzen zu halten. Das gleiche . gilt für das Verfahren gemäß der britischen Patent- So schrift 461507.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schlammveraschung zu schaffen, das ein von Schwelstoffen freies Abgas liefert und einen Mindestverbrauch an Zusatzbrennstoffen erfordert, ohne daß aufwendige Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung erforderlich sind. Es wurde gefunden, daß dieses Ziel dann erreicht werden kann, wenn Feuchtigkeit und Schwelgase durch getrennte Verbrennungsgasströme aus dem Schlamm entfernt werden.

Demzufolge wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der getrocknete Schlamm vor der Verbrennung in einer von einem Teil der Verbrennungsgase durchströmten verbrennungsfreien Zone geschwelt und der mit flüchtigen Schwelprodukten beladene Teil der Verbrennungsgase aus der Schwelzone in die Verbrennungszone zurückgeführt wird. Während bei den bekannten Verfahren das gesamte Verbrennungsgas durch die Trocknungszone geführt wird und dabei die flüchtigen Schwelprodukte mitnimmt und aus dem Ofen austrägt, wird-erfin^ dungsgemäß nur ein Teil der Verbrennungsgase durch die Schwelzone geführt, der sich dabei mit den flüchtigen Schwelstoffen belädt. Dieser mit Schwelstoffen beladene Gasstrom wird aus der Schwelzone abgesaugt und wieder in die Verbrennungszone, vorzugsweise in deren unterste Etage, zurückgeführt. Auf diese Weise werden die brennbaren flüchtigen .Schwelstoffe der Verbrennung zugeführt, ohne daß gleichzeitig der Wasserdampf durch die Verbrennungszone geschleppt werden muß. Auf diese Weise gelingt es, eine entsprechende Brennstoffmenge für den Brennerbetrieb einzusparen. Die Absaugung der mit Schwelstoffen beladenen Gase aus der obersten Etage der Schwelzone ist dabei so zu führen, daß das gesamte, die Schwelzone durchströmende Gas und vorzugsweise etwas Gas von der untersten Etage der Trockenzone abgezogen wird, so daß das mit Schwelstoffen beladene Gas jedenfalls nicht in die Trocknungszone gelangen kann. Mit dem erfindungs- m gemäßen Verfahren erreicht man nicht nur eine Sen- ~ kung des Zusatzbrennstoffverbrauchs, sondern auch eine völlige Entfernung der Schwelstoffe aus dem Ofenabgas, so daß dieses zur Entfernung der Schwelgase keiner weiteren Reinigung unterzogen zu werden braucht.

Nach der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird die Schlammasche in einer auf die Verbrennungszone folgenden Kühlzone im Gegenstrom mit Luft gekühlt und der Schlamm vor der Schwelung mit dem aus der Verbrennungszone abgezogenen anderen Teil der Verbrennungsgase und/oder der aus dem oberen Teil der Kühlzone abgezogenen vorgewärmten Luft getrocknet. Während also ein Teil der Verbrennungsgase im Kreislauf durch die Schwelzone und dann wieder durch die Verbrennungszone geführt wird, wird der andere Teil der Verbrennungsgase am Übergang von der Verbrennungszone zur Schwelzone ausgekreist .und gegebenenfalls nach Vereinigung mit der in die unteren Etagen durch die heiße Asche vorgewärmten Luft um die Schwelzone ä herumgeleitet und zur Trocknung des feuchten Schlammfilterkuchens in den oberen Ofenteil eingeführt. Auf diese Weise wird die in dem Ofen durch Verbrennung erzeugte Wärme weitgehend zur Trocknung des Schlamms nutzbar gemacht.

Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, daß der Schlamm im Gleichstrom zu den Verbrennungsgasen und der vorgewärmten Luft durch die Trocknungszone geführt wird. Durch die Gleichstromführung gelingt eine besonders schonende Trocknung des Schlamms. Dabei wird jede Überhitzung des Schlamms vermieden.

Die mit Schwelprodukten beladenen, aus der Schwelzone abgezogenen Verbrennungsgase werden in den unteren Teil der Verbrennungszone zurückgeführt, und die zur Schlammtrocknung verwendeten Verbrennungsgase werden im oberen Teil der Verbrennungszone abgezogen. Durch diese Gasführung wird erreicht, daß die zurückgeführten Schwelprodukte die gesamte Verbrennungszone durchströmen müssen und daher in dieser Zone mit Sicherheit verbrennen.

Die aus dem oberen Teil der Verbrennungszone entnommenen Verbrennungsgase sind mithin frei von

brennbaren Bestandteilen und können zur Trocknung des Schlamms verwendet werden.

Der Etagenofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus mehreren die Trocknungszone bildenden oberen und mehreren, mit Brennern ausgestatteten, die Verbrennungszone bildenden unteren Etagen, wobei auf der über der obersten Brenneretage befindlichen Etage wenigstens ein an die Trocknungszone angeschlossener erster Abzugsstutzen und mindestens eine, vorzugsweise zwei Etagen darüber wenigstens ein an die unterste Brenneretage angeschlossener zweiter Abzugsstutzen angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist der Etagenofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abzugsstutzen über eine Leitung und ein Gebläse mit einem Gaszuführungsstutzen auf der obersten Ofenetage verbunden ist und die über dem zweiten Abzugsstutzen befindliche unterste Etage der Trocknungszone mit einem Abzugsstutzen für feuchtes Abgas versehen ist. Der für die erfindungsgemäße Schlammveraschung benutzte Etagenofen kann in bekannter Weise aus einem ausgemauerten zylindrischen Stahlmantel mit einer größeren Anzahl, insbesondere sechs oder mehr Etagen bestehen, in dem eine zentrale senkrechte Hohlwelle drehbar gelagert ist. Die Hohlwelle trägt auf den Etagen zwei waagerechte Rührarme mit Rührzähnen. Insbesondere auf der ersten Trocknungsetage und wenigstens auf einer Schweletage sowie in den Kühletagen sind jedoch vier Rühranne vorgesehen. Oberhalb der mit Brennern ausgestatteten Etagen sind zwei Abzugsstutzen angeordnet, die wenigstens um eine Etage voneinander entfernt sind. Durch den unteren Abzugsstutzen wird ein Teil der Verbrennungsgase abgezogen und der obersten Ofenetage zugeführt, so daß eine schonende Trocknung ohne vorzeitige Schwelung erfolgt. Durch den oberen der beiden Stutzen wird der mit flüchtigen Schwelstoffen beladene andere Teil der Verbrennungsgase abgezogen und in die Verbrennungszone rezirkuliert.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß der Gasabzugsstutzen für die heißen Verbrennungsgase mit den Gaszuführungsstutzen auf den oberen Ofenetagen über eine Sammelleitung verbunden ist, an die auch ein unterhalb des Zuführungsstutzens angeordneter Abzugsstutzen für vorgewärmte Luft angeschlossen ist.

Die untere oder die unteren beiden Etagen des Ofens werden mit kalter Luft beaufschlagt, die einen Teil der Wärme der heißen Schlammasche aufnimmt und dabei die Asche abkühlt. Diese vorgewärmte Luft kann mit den heißen Verbrennungsgasen vereinigt werden und ebenfalls zur Vortrocknung des nassen Schlamms dienen.

Nach der bevorzugten Ausführungsform des Ofens sind in der Rückführleitung der mit Schwelprodukten beladenen Verbrennungsgase sowie in den Anschlußleitungen des Abzugsstutzens für Verbrennungsgas am Ende der Verbrennungszone sowie des Abzugsstutzens für die Vorwärmluft an die zur Trockenzone führenden Sammelleitung Drosselklappen angeordnet. Mit Hilfe dieser Klappen gelingt es, nur den zur Aufnahme der Schwelprodukte erforderlichen Teil der Verbrennungsgase durch die Schwelzone zu rezirkulieren und das übrige Verbrennungsgas in gewünschter Weise mit der Vorwärmluft zu mischen und in die Trockenzone zu geben.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Etagenofens zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 einen Axialschnitt durch den Etagenofen nach Fig. 1.

Der in den F i g. 1 und 2 beispielsweise dargestellte Etagenofen besteht aus einem ausgemauerten zylindrischen Stahlmantel mit zwölf Etagen und einer zentralen senkrechten Hohlwelle 14. Die Hohlwelle 14 trägt auf der ersten, letzten und vorletzten Etage vier Rührarme und auf den übrigen Etagen zwei Rührarme 15. Die Etagen sind in üblicher Weise abwechselnd mit innen- und außenliegenden Durchfallöffnungen versehen, wobei die Rührarme Rührzähne tragen, die den Schlamm jeweils zu den Durchfallöffnungen nach innen bzw. außen beför- , dem. Die Rührwelle 14 ist von der fünften Etage an

ad mit feuerfestem Material umkleidet, um eine zu starke thermische Beanspruchung der Welle zu vermeiden. Auf der siebenten bis zehnten Etage sind in bekannter Weise Ölbrenner 16 über den Ofenumfang verteilt angeordnet, durch deren Hilfe der Schlamm verbrannt wird. Der Ofen hat in bekannter Weise eine Zuführungsöffnung 1 für die Aufgabe des Schlammfilterkuchens und in der Sohle der letzten Etage eine Austrittsöffnung 2 für die Asche.

Für die Gasführung durch die Trockenzone ist auf der ersten Etage eine Zuführungsöffnung 8 und auf der vierten Etage eine Abzugsöffnung 9 für das aus der Trockenzone abströmende Gas. Auf der fünften und siebenten Etage sind Abzugsöffnungen 10 bzw. 5 für die beiden Verbrennungsgasteilströme vorgesehen.

Der durch die Abzugsöffnung 10 austretende Verbrennungsgasteilstrom hat die aus der fünften und sechsten Etage bestehende Schwelzone passiert und sich dabei mit den brennbaren flüchtigen Schwelprodukten beladen. Auf der zehnten Etage ist eine Zuführungsöffnung 12 für die Wiedereinführung dieses Schwelgasstromes in die von der siebenten bis zehnten Etage reichende Verbrennungszone vorgesehen. Die Stutzen 10 und 12 sind durch eine Rohrleitung 17 verbunden, durch die der Schwelgasstrom mit Hilfe eines Ventilators 11 in die Verbrennungszone zurückgefördert wird.

Am oberen Ende der Verbrennungszone, im dargestellten Beispiel auf der siebenten Etage, ist ebenfalls ein Abzugsstutzen 5 für einen Verbrennungsgasteilstrom angeordnet, durch den dieser Teilstrom auf eine mit einem Ventilator? ausgestattete Sammelleitung 6 geführt wird. Diese Sammelleitung 6 führt den oberen Etagen durch den Stutzen 8 die Verbrennungsgase zu, die in den ersten vier Etagen die Trocknung des nassen Schlammkuchens bewirken.

Die elfte und zwölfte Etage sind mit einem Luftabsaugstutzen 4 bzw. mehreren Luftzuführungsstutzen 3 versehen. Diese Etagen werden durch den Stutzen 3 mit Kühlluft beaufschlagt, wodurch der heißen Schlammasche vor ihrer Austragung durch die Öffnung 2 ein großer Teil ihrer Wärme entzogen und für die Vortrockung des feuchten Aufgabegutes nutzbar gemacht wird. Der Abzugsstutzen 4 für die

- vorgewärmte Luft wie auch der Abzugsstutzen 5 für das Verbrennungsgas sind durch Leitungen 18 bzw. 19 mit der Sammelleitung 6 verbunden. Die Leitungen 18,19 sowie die Rückführleitung 17 enthalten Drosselklappen, mit deren Hilfe die gewünschte

Gasströmung durch den Ofen aufrechterhalten wird. Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, nur einen so großen Verbrennungsgasteilstrom durch die fünfte und sechste Etage zu führen, wie für die Aufnahme der Schwelprodukte erforderlich ist. Die in den unteren beiden Etagen vorgewärmte Luft wird durch den Stutzen 4 nicht vollständig abgezogen, sondern es wird ein Übertritt eines Teiles der Luft in die unterste Verbrennungsetage zugelassen, um zu vermeiden, daß umgekehrt ein Teil der Schwelstoffe aus der zehnten in die elfte Etage gesaugt wird und dann in unerwünschter Weise durch die Sammelleitung 6 in die obersten Ofenetagen gelangt.

Die Verbrennungsluft für die Brenner 16 wird von einem Ventilator 13 durch ein Filter 20 angesaugt, durch die Rührwelle 14 und die Rührarme 15 gedrückt und dann den Ölbrennern 16 zugeführt.

Der durch die Aufgabeöffnung 1 aufgegebene nasse Schlammfilterkuchen wird auf den Etagen abwechselnd durch die Rührarme 15 nach innen und außen ao zu den Durchfallöffnungen befördert, wobei es in den ersten vier Etagen im Gleichstrom zu den heißen Verbrennungsgasen geführt und dadurch getrocknet wird. Das Gut hat auf der vierten Etage beispielsweise eine Temperatur von 170° C und gelangt von dort in die fünfte und sechste Etage, wo die Schwelung erfolgt. In diesen Etagen wird der getrocknete Schlamm im Gegenstrom zu den Verbrennungsgasen geführt, wobei die Temperatur des Feststoffes beispielsweise auf 600 bis 700° C ansteigt. Der Schlamm gibt dabei flüchtige brennbare Stoffe an die Gasphase ab, die durch die Leitung 17 auf die unterste Verbrennungsetage zurückgeführt werden. Der abgeschwelte Schlamm gelangt anschließend in die Brenneretagen, wo er bei Temperaturen von 800 bis 900⁰C verbrannt wird. Die Schwelung und Verbrennung wie auch die sich daran anschließende Kühlung in den beiden letzten Etagen erfolgt in üblicher Weise im Gegenstrom zu dem Verbrennungsgas bzw. der Kühlluft.

Die erfindungsgemäße Schlammveraschung zeichnet sich durch einen geringen zusätzlichen Brennstoffverbrauch aus und liefert ein Abgas, das frei von geruchsbelästigenden brennbaren Stoffen ist. Das Verfahren ist nicht auf die Veraschung von Klärschlamm beschränkt, sondern eignet sich für alle Massen, die als wesentliche Bestandteile Wasser und organische Substanz enthalten und einen nichtflüchtigen anorganischen Glührückstand bilden.

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Veraschen von Schlamm, insbesondere von eingedicktem Klärschlamm, in einem Etagenofen, in dem der Schlamm durch Verbrennungsgase getrocknet und von flüchtigen Stoffen befreit und mit Hilfe der eigenen brennbaren Bestandteile oder durch Zusatzheizung mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen verbrannt wird, wobei die Verbrennungsgase im Gegenstrom zu dem Feststoff durch die Verbrennungszone des Ofens geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der getrocknete Schlamm vor der Verbrennung in einer verbrennungsfreien, von einem Teil der Verbrennungsgase durchströmten Zone geschwelt und der mit flüchtigen Schwelprodukten beladene Teil der Verbrennungsgase aus der Schwelzone in die Verbrennungszone zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammasche in einer auf die Verbrennungszone folgenden Kühlzone im Gegenstrom mit Luft gekühlt wird und der Schlamm vor der Schwelung mit dem aus der Verbrennungszone abgezogenen anderen Teil der Verbrermungsgase und/oder der aus dem oberen Teil der Kühlzone abgezogenen vorgewärmten Luft getrocknet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm im Gleichstrom mit den Verbrennungsgasen und der in der Kühlzone vorgewärmten Luft durch die Trocknungszone geführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ■ bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Schwelprodukten beladenen Verbrermungsgase in den unteren Teil der Verbrennungszone zurückgeführt und die für die Schlammtrocknung verwendeten Verbrermungsgase im oberen Teil der Verbrennungszone abgezogen werden.

5. Etagenofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus mehreren die Trocknungszone bildenden oberen und mehreren, mit Brennern ausgestatteten, die Verbrennungszone bildenden unteren Etagen, wobei auf der über der obersten Brenneretage befindlichen Etage wenigstens ein an die Trocknungszone angeschlossener erster Abzugsstutzen und mindestens eine, vorzugsweise zwei Etagen darüber wenigstens ein an die unterste Brenneretage angeschlossener zweiter Abzugsstutzen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abzugsstutzen (5) über eine Leitung (6) und ein Gebläse (7) mit einem Gaszuführungsstutzen (8) auf der obersten Ofenetage verbunden ist und die über dem zweiten Abzugsstutzen (10) befindliche unterste Etage der Trocknungszone mit einem Abzugsstutzen (9) für feuchtes Abgas versehen ist.

6. Etagenofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabzugsstutzen (5) mit dem Gaszuführungsstutzen (8) auf den oberen Ofenetagen über eine Sammelleitung (6) verbunden ist, an die auch ein unterhalb der Verbrennungszone angeordneter Abzugsstutzen (4) für vorgewärmte Luft angeschlossen ist.

7. Etagenofen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführleitung (7) und in den Anschlußleitungen (18,19) von den Stutzen (4, 5) zu der Sammelleitung (6) Drosselklappen (21, 22, 23) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen