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Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von Schlammkonzentraten,
bei dem diese mit einem verhältnismäßig nichtflüchtigen öl zu einer nach
Abtrennung des Wassergehalts fließ- und pumpfähig bleibenden Mischung vermischt
werden, die gebildete ölhaltige Mischung mehreren aufeinanderfolgenden Entwässerungsstufen
durch Wärmeverdampfung unterworfen wird, wobei jede Entwässerungsstufe bei
fortschreitend höherer Temperatur unter Bildung zunehmend höher konzentrierter ölhaltiger
Mischungen durchgeführt wird, die bei jeder Wärmeverdampfung entwickelten Dämpfe
zur Deckung mindestens eines Teils des Wärmebedarfs bei der vorhergehenden Wärmeverdampfung
verwendet werden, und zum Schluß eine nahezu wasserfreie Aufschlämmung von Schlammfeststoffen
in öl abgezogen wird.
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Das Hauptpatent betrifft weiter Einrichtungen zur Durchführung dieses
Verfahrens.
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Durch das Verfahren gemäß dem Hauptpatent und den Einrichtungen zu
ihrer Durchführung wird das Sch12mmkonzentrat nach dem Durchgang durch zur Entwässerung
dienende Verdampfungsstufen einer mechanischen Behandlung unterworfen, durch welche
ein großer Teil des beigefügten öls dem Konzentrat wieder entzogen wird. Das entzogene
öl wird der Einrichtung wieder zugeführt und in dieser mit frisch zugeführtem
Schlammkonzentrat vermischt, -am dieses oder die darin enthaltenen Feststoffe, nach
der Entwässerung fließ- und pumpfähig zu halten, und die bei der ölausseheidung
erhaltenen Feststoffe können als Brennstoff zur Dampferzeugung für die Verdainpfungsstufen
dienen. Insbesondere erhält sich das Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung
in bezug auf die Erzeugung von öl, beispielsweise Abwasseröl, zur Erhaltung
der Fließ- und Pumpfähigkeit, und von Abfallfeststoffen, die als Brennstoff zur
Dampferzeugung für die Verdampfer und zur Deckung des Energiebedarfs dienen können,
selbst. In manchen Fällen kann es jedoch wirtschaftlicher sein, diese Feststoffe
als Düngemittel zu verkaufen, anstatt sie als Brennstoff zu verwenden.
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Bei der Anwendung des Verfahrens nach dem Hauptpatent auf Klärschlarntn
wird dem Klärschlarnm ein 01 beigemischt, so daß dieser nach praktisch vollständiger
Abtrennung des Wassergehaltes fließ- und pumpfähig bleibt, und die sich ergebende
ölhaltige Mischung von Feststoffen und Wasser mehreren aufeinanderfolgenden Entwässerungsschritten
durch Verdampfung unterworfen, wobei jeder der aufeinanderfolgenden Entwässerungssehritte
bei fortschreitend niedrigerer Temperatur durchgeführt wird und wobei die dabei
erhaltenen ölhalti 'gen Mischungen infolge der zunehmenden Entwässerung eine zunehmend
höhere Konzentration aufweisen. Die bei jedem Verdampfungsschritt außer dem letzten
entwickelten Dämpfe liefern dabei einen beträchtlichen Teil der für die nachfolgenden
Verdampfungsschritte erforderlichen Wärme. Abgezogen wird zum Schluß eine im wesentlichen
wasserfreie ölaufschlämmung des Klärschlamms oder Feststoffe und öl. Daran
anschließend wird auf diese wasserfreie ölaufschlämmung durch mechanische Vorrichtungen
ein statischer oder dynamischer Druck oder beides ausgeübt, um den größten Teil
des ölgehaltes auszupressen, so daß die zurückbleibenden Feststoffe im wesentlichen
trocken und öl- oder fettfrei sind. Die Teilchengröße der Feststoffe in dem
der Einrichtung zugeführten Klärschlamm soll höchstens etwa 6
mm betragen. Es kann aus diesen Gründen erforderlich sein, einen Zerkleinerungsschritt
vorzuschalten, durch welchen die Teilchengröße der anfallenden Feststoffe so weit
verringert wird, daß die nachfolgend gebildete Mischung oder ölaufschlämmung ungehindert
durch die Leitungen und Anschlüsse der Einrichtung fließen kann.
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Der zu behandelnde Klärschlamm enthält üb-
licherweise
bereits einen beträchtlichen ölanteil, der ganz unabhängig ist von dem
öl, das nach dem bereits erwähnten Verfahrensschritt beigemischt wird. Dieser
ölanteil gelangt zusammen mit den Feststoffen und dem beigemischten öl durch
die Entwässerungsstufen und wird zusammen mit dem beigemischten öl aus der
wasserfreien Aufschlämmung ausgepreßt. Wenn die trockene oder im wesentlichen wasserfreie
Aufschlämmung in ausreichendem Maße gepreßt wird, läßt es sich erreichen, daß die
dadurch erhaltene ölmenge gleich oder größer ist als die Öl-
menge, welche
dem Klärschlamm vorher beigemischt worden ist. Es ist im allgemeinen anzustreben,
daß durch das Pressen öl in ausreichender Menge für die Beimischung erhalten
wird, so daß sich das Verfahren in bezug auf seinen ölbedarf selbst erhält. In den
meisten Fällen ist jedoch zu beobachten, daß durch das Pressen mehr öl gewonnen
wird, als zum Beimischen zwecks Erhaltung der Pumpfähigkeit erforderlich ist, so
daß bei dem Verfahren öl als Nettoprodukt anfällt.
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Die nach dem Pressen zurückbleibenden Feststoffe können als Düngemittel,
gegebenenfalls als Futtermittel und auch für andere Zwecke verwendet werden, die
nicht mit dem Verfahren zusammen
hängen, so daß diese ebenfalls ein Verfahrensprodukt
darstellen. Diese Feststoffe sind brennbar und lassen sich daher auch als Brennstoff
für die Dampferzeugung verwenden. Mit diesem Dampf können die Verdampfer für die
Entwässerungsstufen der Einrichtung und die Hilfsaggregate wie z. B. Pumpen betrieben
werden. Im Falle von dampfbetriebenen Pumpen können diese unmittelbar durch den
Dampf angetrieben werden, und im Falle von elektrisch betriebenen Pumpen kann der
Dampf zum Antrieb des Turbo-Generators dienen, der den Strom für die Pumpen erzeugt.
Das Verfahren erhält sich somit in bezug auf seinen Brennstoffbedarf selbst. Wenn
das aus dem Klärschlamm gewonnene öl in einem Kreislauf zur Vermischung zurückgeführt
wird, die erhaltenen Feststoffe als Brennstoff für das Verfahren dienen und das
aus der Aufseblämmung durch Verdampfung erhaltene Wasser nach der Kondensation im
gereinigten Zustand einem natürlichen Gewässer zugeleitet wird, stellen das Verfahren
und die Einrichtung nach der Erfindung eine nützliche, zusammengefaßte und vollständige
Verwertungsmöglichkeit für die sämtlichen Bestandteile des Klärschlammes dar, wobei
andererseits auch wirtschaftlich verwertbare Produkte, wie z. B. die aus dem I<Uärschlamm
gewonnenen Feststoffe und öle in der Form von Abfallölen herstellbar sind und bei
einer Verbrennung der ausgepreßten Feststoffe zum Zwecke der Dampferzeuggung zu
beseitigende Asche anfällt.
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Analysen von Klärschlamm im Rahmen früherer Untersuchungen haben gezeigt,
daß das nach dem
Verfahren der Erfindung zu behandelnde Schlammkonzentrat
im allgemeinen zwischen 2 und 40 Gewichtsprozent und üblicherweise zwischen
3 und 30 Gewichtsprozent nichtfette Feststoffe, etwa 0,3
bis
15 Gewichtsprozent oder mehr Fettstoffe und öle enthält und im übrigen überwiegend
aus Wasser besteht. Die Teilchengröße soll, wie bereits erwähnt, höchstens etwa
6 mm betragen, was die normale Größenverteilung im Klärschlamm umfaßt. Größere
Teilchen wie z. B. von Müll oder Kehricht müssen nach bekannten Verfahren zerkleinert
werden, so daß das Verfahren auch auf Müll und Kehricht anwendbar ist. In gleicher
Weise läßt sich das Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung auch auf die
Verwertung von Industrieabfällen verwenden.
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Die öle, welche dem Abwasserschlamm zugemischt werden, sind inerte,
verhältnismäßig nichtflüchtige öle oder Fette oder andere ölartige Stoffe, Typisch
für solche Stoffe sind Talg, andere tierische Fette und Pflanzenöle, die oft unmittelbar
aus dem Verfahren gewonnen werden können, Fettsäuren, Petroleumöle, deren Fraktionen
und Verbindungen einschließlich der Heizöle, Glyzerin, Glykole und Mischungen derselben,
sowie verschiedene Abwässer von Industrieanlagen, die im allgemeinen organischer
Natur sind. Zweckmäßigerweise verwendet man ein öl, welches dem Abwasserprodukt
einen zusätzlichen Wert verleihen kann, z. B. Abfallöle, wie sie normalerweise in
Abwässern oder in Industrieabfällen vorkommen, oder Heizöle oder, wie bereits erwähnt,
aus dem Verfahren gewonnene öle, wodurch die Kosten auf einem Minimum gehalten werden,
Die, ölmenge ist so bemessen, daß sie in dem System etwa 2 bis 20 Gewichtsteile
ausmacht, bezogen auf die nichtfetten Feststoffe. Diese Anaabe bezieht sich auf
das Gesamtöl, d. h. auf das zugesetzte plus dem aus dem Verfahren zur Wiedergewinnung
stammenden öl. Diese ölrnenge ergibt eine fließ- und pumpfähige Mischung,
selbst bei Abwesenheit des Wasseranteils, die sogar erhöhte Fließ- und Pumpfähigkeit
besitzt. Der Ausdruck »fließfähig« soll mit »flüssig« gleichwertig sein,
d. h., die fließfähige Masse soll sieh der Form des Behälters anpassen. Dieser
Ausdruck umfaßt somit auch schwere, viskose Medien, die pumpfähig und noch für Wärmeübertragungszwecke
geeignet sind.
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Das Hauptpatent betrifft, wie bereits erwähnt ' ein Verfahren
zur Entwässerung von Schlammkonzentraten, bei dem diese mit einem verhältnismäßig
nichtflüchtigen öl zu einer nach Abtrennung des Wassergehalts fließ- und
pumpfähig bleibenden Mischung vermischt werden, die gebildete, ölhaltige Mischung
mehreren aufeinanderfolgenden Entwässerungsstufen durch Wärmeverdampfung unterworfen
wird, wobei jede Entwässerungsstufe bei fortschreitend höherer Temperatur unter
Bildung zunehmend höher konzentrierter ölhaltiger Mischungen durchgeführt,wird,
die bei jeder Wärmeverdampfung entwickelten Dämpfe zur Deckung mindestens eines
Teils des Wärmebedarfs bei der vorhergehenden Wärmeverdampfung verwendet werden,
und zum Schluß eine nahezu wasserfreie Aufschlämmung von Schlaminfeststoffen in
öl abgezogen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Einrichtungen
zu seiner DurchfÜhrung nach dem Hauptpatent züi verbessern, d. h. insbesondere
wirtschaftlicher und universeller anwendbar zu machen. Diese Aufgabe wird ertmdungsgemäß
dadurch ge-Im löst, daß bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent jede Entwässerungsstufe
nicht bei fortschreitend höherer Temperatur, sondern bei fortschreitend niedrigerer
Temperatur durchgeführt wird und zur Deckung mindestens eines Teils des Wärmebedarfs
der folgenden Ent:,wässerungsstufen die bei jeder, außer der letzten, Entwässerungsstufe
entwickelten Dämpfe dienen.
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Eine Einrichtung zur zweckmäßigen Durchführung dieses Verfahrens ist
gekennzeichnet durch einen Verflüssfigungsbehälter, in welchem zuffießende, feste
Schlammkonzentrate mit zugeführtem öl vermischt werden, eine Verdam
, mit Mehrfach-, pfereinächtuno, effekt, in der das fließfähige Gemisch
in gleichläufigem Betrieb vermittels Heizdampfes erhitzt und der Wassergehalt des
Gemisches verdampft wird, mit eineni ersten Auslaß in dem Verdampfungsraum der letzten
Verdampferstufe, durch den der in diesem Verdampfungsraum erhitzte, entwässerte
und infolge seines Olanteils fließfähige, Stoff abgezogen wird, und mit einem zweiten
Auslaß in dem Verdampfungsraum, durch den das in dem Verdampfungsraum dieser letzten
Stufe von dem Gemisch in der Form von Dampf -abgegebene Wasser abgezogen wird, eine
Leitung von dem Verflüssigungsbehälter zu der Verdampfereinrichtung, durch welche
ein Gemisch von Schlammkonzentraten und öl zu dem Einlaß des Verdampfungsraumes
der ersten Verdampferstufe gelangt, eine Preßvorrichtung, durch welche eine Trennung
eines Gemisches von Schlammfeststoffen und Flüssigkeit in die festen und die flüssigen
Bestandtelle erfolgt, und durch eine Leitung von dem ersten Auslaß in dem Verdampfungsraum
der letzten Verdampferstufe der Verdampfereinrichtung mit Mehrfacheffekt zu der
Preßvorrichtung, durch welche eine im wesentlichen wasserfreie ölaufschlämmung von
Schlammfeststoffen zu der Proßvorrichtung gelangt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen, wie weiter unten
ausführlich erläutert ist, insbesoxidere darin, daß der Brennstoffbedarf des Verfahrens
wesentlich herabgesetzt wird und daß die Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens
mit Verdampfern geringerer Größe arbeiten können, was zu einer weiteren Kostenverringerung
führt.
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Als zur Durchführung des Verfahrens verwendbare Einrichtungen kommen
bekannte Verdampfer mit Mehrfacheffekt in Frage. Der Verdampfer kann nach dem Kreislaufprinzip,
dem Schnellverdampferprinzip, durch Druckabfall, mit einem einzigen Durchgang, mit
einem durch Drehung abgewischten Film oder nach jedem anderenPrinzip arbeiten. Die
Temperaturen, die Drücke -und bis zu einem gewissen Grade die Konzentrationen in
den Entwässerungsstufen sind weitgehend empirisch und hängen von den verwendeten
Systemen und den zu behandelnden ölen ab. übliche Bearbeitungstemperaturen der Mischung
aus öl und Klärschlamm liegen zwischen 38 und 204' C, wobei
die Temperaturen des dem Verdampfer zugefübrten Dampfes entsprechend höher liegen.
Die genauen Entwässerungstemperaturen für einen bestimmten Klärschlamm oder eine
Mischung sind eine Funktion der für das Endprodukt angestrebten Qualität, den wirtschaftlichen
Gesichtspunkten der Heizmittelausnutzung, der Bereitstellung von Kühlwasser, der
Kapitaliavestition usw. Die verwendeten Drücke sind nicht kritisch und werden
zusammen
mit den Temperaturen so gewählt, daß in einem verwendeten System die gewünschten
Verdampfungsgeschwindigkeiten erhalten werden.
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Im Hinblick auf die Verdampfer, in denen fließfähige -Mischungen in
mehreren aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten oder auch in einem einzigen Schritt
entwässert werden, bezieht sich definitionsgemäß der Ausdruck »erste Stufe« auf
denjenigen Teil des Verdampfers, in welchem die wäßrige Mischung oder der Klärschlamm.
dem ersten in der Reihe der aufeinanderfolgenden Entwässerungsschritte unterworfen
wird und zwei, drei oder mehr Schritte ausgeführt werden, die der »zweiten Stufe«,
»dritten Stufe« usw. entsprechen. Der Ausdruck »Effekt« dagegen, z. B. in »Mehrfacheffekt«,
»erster Effekt«, »zweiter Effekt« usw. bezieht sich auf den Durchstrom und die Wirkung
des Heizdampfes in der Verdampfereinrichtung. Wenn die stufenweise zu erhitzende
und zu entwässernde Strömung des nassen Klärschlamms im Gegenstrom zu dem von Stufe
zu Stufe oder von Effekt zu Effekt geleiteten Heizdampf erfolgt, wie es an dem Beispiel
eines rückläufigen- Verdampfers in der genannten deutschen Patentschrift
1241381 beschrieben ist, stellt die erste Stufe eines Verdampfers
mit Mehrfacheffekt dessen letzten Effekt dar. Wenn dagegen die Strömung des nassen
Klärschlamms gleichläufig mit dem von Stufe zu Stufe oder Effekt zu Effekt geleiteten
Heizdampf erfolgt, wie es in Verbindung mit- der vorliegenden Erfindung im einzelnen
besührieben und dargestellt ist, wobei es sich um einen »gleichläufigen« Verdampfer
handelt, sind die erste Stufe und der erste Effekt das gleiche, wie sie es auch
in einem einstufigen Verdampfer oder einem Verdampfer mit Einfacheffekt sind. Es
hat wenig Sinn, einen einstufigen Verdampfer oder einen Verdampfer mit Einfacheffekt
als »,-,leichläufig« oder »rückläufig« zu bezeichnen.
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C, Bei gleichläuflaem Betrieb eines zweistufigen Verdampfers oder
emies Verdampferis mit Zweifacheffekt, -dem zu entwässernde Stoffe mit einer Temperatur
von etwa 27' C zugeführt werden, bewirken 0,5 kg Waserdampf die Verdampfung
von etwa 0,65
bis 0,75 kg Wasser, wenn kein Kreislauf zur Wärmerückverdichtung
vorhanden ist. Wenn ein solcher Kreislauf verwendet wird, bewirkt 0,5kg Wasserdampf
die Verdampfung von etwa 1 bis 1, 1 kg
Wasser, wie in der nachstehenden
Beschreibung ausgeführt ist. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung
von Klärschlarnm verwendet wird, ist vorausgesetzt, daß auch ohne Wärmerückverdichtung
der Gesamtheizwert der bei dem Verfahren anfallenden und als Brennstoff verwendeten
Feststoffe ausreicht, um den gesamten Heizdampfbedarf des Verfahrens ununterbrochen
zu erzeugen. Das Verfahren der Erfindung kann auch zur Erzeugung und Bearbeitung
von festen Produkten aus anderen, in Wasserlösungen oder in wäßrigen Dispersionen
befindlichen Stoffen anoewendet werden, z. B. von Kohlepulver, Zementpulver, altem
Kalk, Schlamm, Schwarzlauge aus der Papierindustrie usw., von Stoffen. also, die
in diesem Zustand auch unter der Bezeichnung von Schlammkonzentraten verstanden
werden sollen und in diesem mit einem öl unter Bildung einer Aufschlämmung
vermischt werden.
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Der Grad der Konzentration,von Feststoffen in der wäßrigen Lösung
oder der Dispersion und der Heiz- öder Kalorienwert der Feststoffe ist von Fall
zu Fall verschieden. Es läßt sich in manchen Fällen mit Recht erwarten, daß der
Gesamtheizwert der aus dem Verfahren gewonnenen Feststoffe bei deren Verwendung
als Brennstoff beträchtlich über das Maß dessen hinausgeht, was zur Erzeugung des
für eine ununterbrochene Entwässerung erforderlichen Wasserdampfes benötigt wird,
mit dem Ergebnis, daß nur ein Teil der erhaltenen Feststoffe zur Dampferzeugung
verbrannt zu werden braucht und größere Mengen als ein Nettoprodukt des Verfahrens
zum Verkauf zur Verfügung stehen. Natürlich ergeben manche Schlammkonzentrate, die
nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, kein Feststoffprodukt
mit einem nennenswerten Heiz- oder Brennwert. Ein Beispiel dafür ist eine wäßrige
Zementlösung. In einem solchen Fall würde das Verfahren einzig und allein aus dem
Grunde durchgeführt werden, um die Feststoffe einer außerhalb des Verfahrens liegenden
Verwendung zuzuführen und um das Wasser zu reinigen, in welchem sich diese Feststoffe
in Dispersion oder Lösung befanden.
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Im Vergleich zu dem Verfahren unter Verwendung eines Verdampfers mit
Einfacheffekt besitzt das Verfahren der vorliegenden Erfindung mit oder ohne Wärmerückverdichtung
stets den Vorteil eines geringeren Brennstoffbedarfs, unabhängig davon, ob in einem
gegebenen Fall durch das Verfahren brennbares Material als Brennstoff in mehr als
ausreichender, gerade ausreichender, weniger als ausreichender Menge oder überhaupt
nicht gewonnen wird. Im Vergleich zu dem in der deutschen Patentschrift
1241381 beschriebenen Verfahren mit einem Mehrfacheffekt und rückläufigen
Verdampfer ohne Wärmerückverdichtung verbraucht das vorliegende Verfahren ohne Wärmerückverdichtung
etwa 20% mehr Brennstoff und mit Wärmerückverdichtung etwa 25 bis 351/o weniger
Brennstoff.
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Eine ölaufschlämmung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt
wird, befindet sich auf der höchsten Verfahrenstemperatur in der ersten oder am
meisten verdünnten Stufe des zweistufigen oder Mehrfacheffektverdampfers. Damit
unterscheidet sich das Verfahren von dem eines mehrstufigen Verdampfers im Gegenstrombetrieb,
bei dem die Temperatur der Aufschlämmung und die Konzentration der Feststoffe von
Stufe zu Stufe zunehmen. Somit erreicht eine im Gegenstrombetrieb behandelte Aufschlämmun-
ihre höchste Temperatur erst in der letzten oder der konzentriertesten Stufe, Das
frühe Erreichen der Höchsttemperatur in einem Verdampfer mit Mehrfacheffekt, der
mit gleichläufigem. Betrieb arbeitet, hat im Vergleich zu dem späten Erreichen dieser
Höchsttemperatur bei gegenläufigem Betrieb in Anbetracht dessen, daß bei beiden
Betriebsarten die Masse der Aufschlämmung infolge Verdampfung des Wasseranteils
abnimmt, zur Folge, daß zumindest das Verhältnis der Temperatur der Aufschlämmung
zu deren Masse für den mehrstufigen oder Mehrfacheffekt-Verdampfer im gleich]äufigen
Betrieb größer ist als für mehrstufigen, rückläufigen Betrieb.
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Diese höhere Durchschnittstemperatur bewirkt, daß die Wärnieableitungskoeffizienten
des Verdampfers in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung allgemein höher sind
als in dem in der deutschen Patentschrift 1241381 des zugehörigen
Hauptpatents beschriebenen Verfahren. Höhere Wärmeableitungskoeffizienten
setzen
die für eine gegebene Verdunstungsmenge erforderliche Oberfläche für die Wärmeableitung
herab, wodurch wiederum die Größe und die Kosten des für das hier beschriebene Verfahren
benötigten Verdampfers im Vergleich zu dem für das Verfahren der genannten Patentschrift
erforderlichen verringert werden können.
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Das Verfahren der Erfindung läßt sich in bezug auf seinen Dampf- oder
Brennstoffbedarf wirtschaftlicher machen, indem eine Wärmerückverdichtungsstufe
verwendet wird, welche den Wirkungsgrad des Verdampfers vergrößert. Zu diesem Zweck
wird der zum Heizen der zweiten Stufe verwendete Wasserdampf in zwei Ströme geteilt.
Ein Teil des Wasserdampfes wird kondensiert und in der üblichen Weise der Einrichtung
zur Rückgewinnung des Kondensats zugeleitet. Der Rest des Wasserdampfes, möglicherweise
der größte Teil. des in der ersten Stufe erzeugten Heizdampfes, welcher der zweiten
Stufe zum Heizen zugeführt wird, wird durch die Saugwirkung des in die gesamte Verdampfereinrichtung
geleiteten Wasserdampfes noch im dampfförmigen Zustand in ein Venturirohr gesaugt.
Innerhalb des Venturirohrs vermischt er sich mit dem zugeführten Wasserdampf, wobei
seine Temperatur und sein Druck etwas erhöht werden. Der das Venturirohr verlassende
Dampfstrom ist verhältnismäßig kalt und hat eine Temperatur, die näher an der Temperatur
des von der zweiten Stufe abgezogenen Heizdampfes als an der des frisch zugeführten
Wasserdampfes liegt. Vorzugsweise liegt die Temperatur des vermischten Dampfstromes
nur wenige Grade über der Verdampfungstemperatur in der ersten Stufe.
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Der von dem Venturirohr abgegebene Dampfstrom wirkt in diesem Zusammenhang
als ein Wärmeverdichter, und dieser vermischte Dampfstrom wird zur ersten Stufe
des Verdampfers geleitet, deren Wärmequelle er bildet. In der ersten Stufe befindet
sich die ölaufschlämmung in der am stärksten verdünnten Form innerhalb der ganzen
Verdampfereinrichtung, d. h. daß für eine -egebene Feststoffmenge die größte
Wassermenge vorhanden ist. Die Feststoffe, welche in bezug auf den Wasser.,gehalt
der Aufschlämmung als eine Verunreinigung anzusehen sind, haben somit in der ersten
Stufe, in welcher ein Teil des Wassers verdampft wird, den geringsten Anteil an
einer Erhöhung des Siedepunktes des Wassers, da sie sich in bezug auf das Wasser
in einer sehr geringen Konzentration befinden. Aus diesem Grunde können in der ersten
Verdampferstufe auf Grund eines verhältnismäßig kleinen Temperaturunterschiedes
zwischen dem aus dem Wärmeverdichter kommenden Heizdampfstrom und der zur
ersten Stufe gelangenden Aufschlämmung gegebenen Verdampfungstemperatur des Wasseranteils
verhältnismäßig große Mengen von Wasser aus der Aufschlämmung verdampft werden.
Um einen hohen Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zu erreichen., ist es erstrebenswert,
daß die Wärmeübertragung an Stellen mit einem kleinen Temperaturunterschied stattfindet.
Daher ist ein mehrstufiger oder Mehrfacheffekt-Verdampfer, der in gleichläufigem
Betrieb verwendet wird und einen Kreislauf für Wärmerückverdichtung aufweist, mit
einem sehr hohen Wirkungsgrad behaftet.
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Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen,
in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben und dargestellt ist, näher
erläutert. In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein voRständiges Flußdiagrimm der
Einrichtung und für das Verfahren der Erfindung, in einer Anwendung zur Entwässerung
von Klärschlamm, in Verbindung mit einer dreistufigen, gleichläufigen Verdampfereinrichtung,
Vorrichtungen zum Auspressen der Feststoffe und einer Verbrennungsanlage, und F
i g. 2 ein Ausschnitt eines Flußdiagramms für eine Einrichtung und ein Verfahren,
das im wesentlichen dem von F i g. 1 ähnlich ist, jedoch außerdem noch weitere
Einrichtungen zeigt, durch welche ein Wärmerückverdichtungskreislauf von der zweiten
zurück zur ersten Stufe gebildet ist.
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Gemäß F i g. 1 der Zeichnungen wird der Klärschlanirn durch
die Leitung 1 in eine Mahl- oder Zerkleinerungsvorrichtung 2 geleitet. Typische
Proben eines solchen Klärschlamins enthielten 7,2% Feststoffe und Fette7 und
92,8 Gewichtsprozent Wasser. Von den 7,2% Feststoffen waren 1% Fett und das
andere nichtfette Feststoffe. Vom Zerkleinerer 2 gelangt der Klärschlarnm, dessen
Feststoffteilchen jetzt nur eine maximale Größe von etwa 6 mm aufweisen,
durch die Leitung 3 in den Verflüssigungsbehälter 4. Etwa 50 Teile
heißen öls oder Fetts werden durch die Leitung 5 in den Verflüssigungsbehälter
4 eingeführt, um ein pump- oder fließfähiges System nach Verdampfung des Wassergehaltes
zu erhalten. Das System wird in dem Verflüssigungsbehälter 4 vermittels eines Rührwerkes
6 gründlich vermischt und umgerührt und dann durch die Pumpe 7 aus
dem Behälter abgepumpt.
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Die Pumpe 7 liefert die Mischung aus Klär-schlamm und
öl oder Fett durch die Leitung 8 zum Oberteil der ersten Stufe oder
zu dem Verdampfer des ersten Effektes, der allgemein mit 9 bezeichnet ist
und vom Kesselofen 11 über die Leitung 10 mit Dampf beschickt wird.
Die Temperatur dieses Dampfes kann beispielsweise innerhalb des Bereiches von 102
bis 1261 C liegen. Nachdem der Dampf zu Wasser kondensiert worden ist, verläßt
dieses den Verdampfer der ersten Stufe durch die Leitung 12 zum Kesselofen und wird
durch die Speisepumpe 13 für den Kesselofen abgesaugt. Innerhalb des Verdampfers
9 der ersten Stufe wird etwa ein Drittel des gesamten Wassergehaltes der
zugeführten Mischung aus Klärschlainm und Öl, die als eine nasse Aufschlämmung
von Feststoffen in Öl bezeichnet werden soll, verdampft und verläßt die-Dampfkammer
14 des Verdampfers durch die Leitung 15, wobei die teilweise entwässerte
ölaufschlämmung in den unteren Teil des Verdampfers oder dessen Abstichtrog
16 gelangt. Die Temperatur des abgegebenen Wasserdampfes soll im Bereich
von 85 bis 1101 C und die Temperatur der nach unten wandernden ölaufschlämmung
im Bereich von 88 bis 115' C liegen. Der Druck innerhalb des Verdampfers
9 der ersten Stufe ist ungefähr gleich dem atmosphärischen Luftdruck und
schwankt von etwas weniger bis etwas mehr als der atmosphärische Druck.
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Der Zufluß der nassen Aufschlämmung und öl zu dem Verdampfer
der ersten Stufe wird unmittelbar durch das auf der Abaabeseite der Pumpe
7 in der Leitung befindliche Drosselventil 17 gesteuert. Die Betätigung
dieses Ventils erfolgt durch den Pegelstandanzeiger 18 für die ölaufschlämmung,
der sich innerhalb des Abstichtroges 16 des Verdampfers 16
befindet
und den Pegelstand der teilweise entwässerten Aufschlämmung aus Feststoffen, Wasser
und Öl
anzeigt. Bei sehr hohem Pegelstand wird das Ventil
wenigstens teilweise geschlossen, wodurch der Zufluß von nassem Klärschlanun zur
ersten Stufe des Verdampfers entsprechend gedrosselt wird, während bei sehr niedrigem
Pegelstand das Ventil weiter geöffnet wird, wodurch der Zufluß entsprechend gesteigert
wird.
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Die teilweise entwässerte Aufschlämmung wird fortwährend aus dem Abstichtrog
16 des Verdampfers der ersten Stufe von der Pumpe 20 über die Leitung
19 abgezogen und wird von der Pumpe 20 zum Oberteil der zweiten Stufe oder
zu dem Verdampfer des zweiten Effektes gepumpt, der allgemein mit 21 bezeichnet
ist und von der Dampfkammer des Verdampfers 9 der ersten Stufe über die Leitung
15 mit Heizdampf beschickt .--wird. Nachdem der Dampf zu Wasser kondensiert
worden ist, verläßt dieses den Verdampfer der zweiten Stufe durch die Leitung 22
und wird durch die Pumpe 23 angesaugt und zusammen mit anderem Kondensat
durch die Leitung 24 abgegeben. Es steht dann zur erneuten Verwendung in der Einrichtung
zur Verfügung.
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Innerhalb des Verdampfers 21 der zweiten Stufe wird etwa die Hälfte
des Wassergehaltes der zugeführten, teilweise entwässerten Mischung aus Klärschlarurn
und öl verdampft und verläßt die Dampfkarnmer 25 des Verdampfers durch
die Leitung 26,
wobei die noch stärker entwässerte Aufschlämmung in den unterhalb
befindlichen Abstichtrog 27 des Verdampfers gelangt. Die Temperatur des abgegebenen
Wasserdampfes liegt dann etwa im Bereich von 71 bis 96' C, während
die Temperatur der nach unten wandernden Ölaufschlämmung etwa zwischen
77 und 102' C liegt. Der Druck innerhalb des Verdampfers 21 der zweiten
Stufe ist niedriger als der Druck im Verdampfer 9 der ersten Stufe und liegt
im allgemeinen erheblich unterhalb des atmosphärischen Luftdruckes. Der Zufluß der
teilweise entwässerten ölaufschlämmung zu dem Verdampfer der zweiten Stufe wird
unmittelbar durch- das auf der Abgabeseite der Pumpe 20 in der Leitung
19 befindliche Drosselventil 28 gesteuert. Die Betätigung dieses Ventils
erfolgt durch den Pegelstandsanzeiger 29 für die Olaufschlämmung, der sich
innerhalb des Abstichtroges 27
des Verdampfers 21 befindet und den Pegelstand
der noch stärker entwässerten Aufschlämmung aus Feststoffen, Wasser und
öl anzeigt. Bei sehr hohem Pegelstand wird das Ventil wenigstens teilweise
geschlossen, wodurch der Zufluß von teilweise entwässertem Klärschlamm zur zweiten
Stufe des Verdampfers entsprechend gedrosselt wird, während bei sehr niedrigem Pegelstand
das Ventil weiter geöffnet wird, wodurch der Zufluß entsprechend gesteigert wird.
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Die noch stärker entwässerte Aufschlämmung wird fortwährend aus dem
Abstichtrog 27 des Verdampfers der zweiten Stufe von der Pumpe
31 über die Leitung 30 abgezogen und wird von der Pumpe
31
zum Oberteil der dritten Stufe oder zu dem Verdampfer des dritten Effektes
gepumpt der allgemein mit 32 bezeichnet ist und von der Dampfkanimer des
Verdampfers 21 der zweiten Stufe über die Leitung 26 mit Heizdampf beschickt
wird. Nachdem der Dampf zu Wasser kondensiert worden ist, verläßt dieses den Verdampfer
der dritten Stufe durch die Leitung 33 und wird durch die Pumpe 34 angesaugt
und zusammen mit anderem Kondensat durch die Leitung 24 abgegeben. Es steht dann
zur erneuten Verwendung in der Einrichtung zur Verfügung. Innerhalb des Verdampfers
32 der dritten Stufe wird im wesentlichen der ganze übriggebliebene Wassergehalt
der zugeführten, noch stärker entwässerten Nlischung aus Klärschlamm und
öl bei einem Druck verdampft, der zwischen 10 bis 30
mm Hg absolut liegt. Dieser Wasserdampf verläßt die Dampfkammer
35 des Verdampfers durch die Leitung 36
und gelangt in einen Kondensator
37, in welchem vermittels einer Saugstrahlpumpe 38, der durch die
Leitung 39 Dampf zugeführt wird, ein Unterdruck von etwa 5 bis 20
mm Hg absolut aufrechterhalten wird. Eine praktisch vollständig entwässerte
Ölaufschlämmung, bestehend aus Feststoffen und öl, mit einer Temperatur im
Bereich- von 57 bis 851 C wandert in dem dritten Verdampfer nach unten
in dessen Abstichtrog 40.
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Der durch die Leitung 36 in den Kondensator 37
eintretende
Dampf vermischt sich mit Kühlwasser, das durch die Leitung 41 dem Kondensator zugeführt
wird. Dabei wird der Dampf kondensiert, -und ein Strom von verhältnismäßig warmem
Wasser wird durch die Leitung 42 an den Warmwasserbehälter 43 abgegeben. In diesen
Warmwasserbehälter gelangen auch Dampf und nichtkondensierbare Gase, welche von
der Saugstrahlpumpe 38 durch die Leitung 44 abgegeben werden, wobei das in
dem Behälter befindliche Wasser den Dampf kondensiert und die nichtkondensierbaren
Gase an der Wasserobernäche entweichen. Der Warmwasserbehälter steht über die Leitung,45
-mit der Leitung 24 in Verbindung, und Wasser wird in einem stetigen Strom an die
letztere abgegeben, so daß es zusammen mit anderem Kondensat oder rücklaufenden
Wasserströmen zur erneu-' ten Verwendung in der Einrichtung zur Verfügung steht.
In einer abgeänderten Ausführung könnten der von der Saugstrahlpumpe 38 abgegebene
Dampf und die nichtkondensierbaren Gase zu den Brennstoffdüsen oder der Brennereinrichtung
des Kesselofens 11 geleitet werden und dazu dienen, flüssigen Brennstoff
zu zerstäuben, wenn solcher verwendet wird. Die nichtkondensierbaren Gase sind mit
einem starken Geruch behaftet und wenigstens teilweise brennbar, sie würden somit
zur Erhöhung des Heizwertes beitragen, wenn sie an der Verbrennung innerhalb des
Kesselofens beteiligt sind.
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Der Zufluß der noch stärker entwässerten ölaufschlämmung zu dem Verdampfer
der dritten Stufe wird unmittelbar durch das auf der Abgabeseite der Pumpe
31 in der Leitung 30 befindliche Drosselventil 46 gesteuert. Die Betätigung
dieses Ventils erfolgt durch den Peaelstandsanzeiger 47 für die ölaufschlämmung,
der sich innerhalb des Abstichtroges 40 des Verdampfers 32 befindet und den
Pegelstand der praktisch vollständig entwässerten Ölaufschlämmung anzeigt. Bei sehr
hohem Pegelstand wird das Ventil wenigstens teilweise geschlossen, wodurch der Zufluß
von noch stärker entwässerter Aufschlämmung zur dritten Stufe des Verdampfers entsprechend
gedrosselt wird, während bei sehr niedrigem Pegelstand das Ventil weiter geöffnet
wird, wodurch der Zufluß entsprechend gesteigert wird.
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Die entwässerte ölaufschlämmung wird fortwährend aus dem Abstichtrog
40 des Verdampfers der dritten Stufe von der Pumpe 49 über die Leitung 48 abgezogen
und wird von der Pumpe 49 zur Zentrifuge 50 gepraupt. Der Zuftuß der trockenen
ölaufschlämmung, -die noch Spuren von Wasser enthält,
zur Zentrifuge
wird unmittelbar durch das auf der Abgabeseite der Pumpe 49 in der Leitung 48 befind-Eche
Drosselventil 51 gesteuert. Die Betätigung dieses Ventils erfolgt wiederum
durch einen Feuchtigkeitsanzeiger 52 im Abstichtrog 40 des Verdampfers.-Bei
einem sehr hohen Feuchtigkeitsgehalt der im Abstichtrog des Verdampfers beändlichen
ölaufschlämmung wird das Ventil wenigstens teilweise geschlossen, wodurch der Abfluß
der trockenen oder entwässerten ölaufschlämmung entsprechend gedrosselt wird. Die
übliche Zusammensetzung der trockenen ölaufschlämmung, welche den Verdampfer
durch die Leitung 48 verläßt, würde etwa aus 1 % Wasser, angenähert
15 1/o nichtfetten Feststoffen und im übrigen aus flüssigem Fett oder
Öl bestehen.
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Die Zentrifuge 50 zerteilt die entwässerte ölaufschlämmung
in zwei Ströme. Der eine Strom, welcher aus verhältnismäßig klarem Öl besteht,
wird durch die Leitung 53 zum ölbehälter 54 geleitet. Das im Behälter 54
befindliche Öl wird durch die Pumpe 55
und die Leitung 5 zum
Verflüssigungsbehälter 4 zurückgeführt. Wenn die Einrichtung mehr Öl erzeugt
als zur Verflüssigung benötigt wird, kann dieses überschüssige Öl als ein
Nettoprodukt des Verfahrens durch die Leitung 56 vom Behälter 54 abgezogen
werden, welche mit einem Absperrhahn 57 versehen ist. Der andere Strom, welcher
von der Zentrifuge abgegeben wird, enthält im wesentlichen- die ganzen Feststoffe
und noch etwa 30 bis 40 Gewichtsprozent Öl. Dieser Strom wird durch
die Leitung 58 an eine mechanische Preßvorrichtung 59 abgegeben, in
der eine im wesentlichen vollständige Trennung von flüssigen und festen Bestandteilen
einer Mischung aus Feststoffen und Flüssiakeiten erfolgen kann.
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In der Zeichnung ist die Preßvorrichtung 59 vorm schlagshalber
als eine Art Kolbenpresse dargestellt, beispielsweise in der Form einer Kolbenpresse
mit perforierter Walze oder perforiertem Käfig, wie sie in der USA.-Patentschrift
1135 309 von E. T. M e akin beschrieben ist, die am 13. April
1915 veröffentlicht wurde. Es kann sich in der Praxis um eine Presse in dieser
Ausführung oder auch um eine Presse anderer Bauart handeln. Allgemein betrachtet
läßt sich natürlich auch die Zentrifuge 50 als eine Preßvorrichtung zur Trennung
fester und :flüssiger Bestandteile bezeichnen, bei der die Drücke oder Trennkräfte
nicht auf statische, sondern auf dynamische Weise erzeugt werden. Es liegt innerhalb
des Rahmens der Erfindung, daß manche Schlammkonzentrate, die nach diesem Verfahren
behandelt werden können, nach dem Verlassen der dritten und letzten Verdampferstufe
bereits in einem solchen Zustand sind, daß sie vermittels einer einzigen mechanischen
Vorrichtung in wirtschaftlicher Weise und in ausreichendem Maße in die nichtfetten
Feststoffe und die flüssigen ölbestandteile getrennt werden können, indem entweder
nur eine Zentrifuge oder nur eine Kolbenpresse mit perforierter Walze beispielsweise
ve.i."wendet wird.
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Die Preßvorrichtuna 59 liefert zwei Ströme von Stoffen, die
je nach der Wirkungsweise der Preßvorrichtung ständig oder in Intervallen
abgegeben werden. Einer dieser beiden Ströme, ein ölstrom, der von der Pumpe
61 über die Leitung 60 von der Vorrichtung abgezogen wird, stellt
das Öl dar, welches aus dem praktisch wasserfreien, aber noch ölhaltigen
Stoff ausgepreßt wird, der der Preßvorrichtung durch die Leitung 58 von der
Zentrifuge 50 zugeführt wird. Die Leitung 60 und die Leitung 48 stehen
an einem T-förmigen Verbindungsstück miteinander in Verbindung, wie aus der Zeichnung
zu ersehen ist, so daß das in der Leitung 60 befindliche Öl mit der
entwäs" serten ölaufschlämmung vermischt werden kann, welche von der dritten Verdampferstufe
zur Zentrifuge geleitet wird, und diese weiter verflüssigt. Das von der Preßvorrichtungo,
abgezogene Öl kann auch in anderer Weise verwendet werden. Beispielsweise
kann dieses Öl unmittelbar dem ölbehälter 54 an der Zentrifuge zugeführt
werden, um von dort aus sofort wieder zu dem Verflüssigungsbehälter 4 zu gelangen.
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Wenn der zu behandelnde Klärschlamin bereits Öl
enthält, bestimmt
die Intensität des Preßvorganges in der Preßvorrichtung 59, ob die Einrichtung
Öl als Nettoprodukt liefert, das durch die Leitung 56 abgezogen werden
kann. Wenn der Preßvorgang nur so weit erfolgt, daß der ölanteil in den Feststoffen
nach dem Auspressen dem ursprünglich vorhandenen Ölgehalt der Feststoffe entspricht,
kann die Einrichtung ohne Zufuhr von Öl oder Fett betrieben werden, abgesehen
von einer Menge, die zum Einleiten des Betriebes erforderlich ist. In diesem Falle
kann allerdings auch kein Öl als Nettoprodukt gewonnen werden. Wenn das Pressen
jedoch nur so weit erfolgt, daß in den ausgepreßten Feststoffen mehr Öl enthalten
ist als diese beim Einfließen des, Klärschlanims durch die Leitung 1 in die
Einrichtung enthielten, entfällt nicht nur die Möglichkeit einer Gewinnung von
Öl als Nettoprodukt, sondern es muß der Einrichtung außerdem fortwährend
Öl oder Fett zugeführt werden, um den Bedarf der Einrichtung zu decken.
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Der andere Stoffstrom, welcher die Preßvorrichtung 59 verläßt,
ist ein Strom von getrockneten, ausgepreßten Feststoffen, welche die Preßvorrichtung
durch eine Leitung oder über ein Förderband 62 verlassen und zu einer Mahl-
oder Zerkleinerungsvorrichtung 63 geführt werden. Diese Feststoffe, welche
in kuchen- oder blockartiger Form von der Preßvorrichtung 59 ausgeworfen
werden, enthalten noch etwas Öl oder Fett, vorzugsweise nicht mehr als 20
Gewichtsprozent und am besten weniger als 15 Gewichtsproze.ot. In der Mahlvorrichtung
63 werden die ausgepreßten Feststoffe in einen körnigen oder sogar pulverisierten
Zustand gebracht wonach sie durch die Leitung 64 zu einem rotierbaren Schaltventil
65
gelangen, vermittels dessen sie entweder in die Leitung 66 oder
in die Leitung 67 geleitet werden können. Die Leitung 66 führt zu
einer Sammel- oder Verpackungseinrichtung, wodurch die Feststoffe einer späteren
Verwendung als Düngemittel oder für andere Zwecke außerhalb der dargestellten Einrichtung
verwendet werden. Die Leitung 67, welche in derb Darstellung über das Schaltventil
65 angeschlossen ist, führt zur Ansaugseite eines Gebläses 68, welches
die -zerkleinerten Feststoffe als Brennstoff durch die Leitung 69 der Brennkamnier
des Kesselofens 11
zuführt.
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Wenn das Verf ahren der Erfindung zur Verwertung von Klärschlamm.
verwendet wird, ist vorausge" ,setzt, daß Brennstoffe in einer ausreichenden Menge
erzeugt werden, um den ganzen Brennstoffbedarf für die Dam-pferzeugung zu decken.
Wenn jedoch- die aus dem Verfahren gewonnenen Feststoffe als ein Verfahrensprodukt
durch die Leitung 66 abgezogen werden, muß der Brennstoff zur Beheizung des
Kesselofens von einer anderen Quelle stammen. Dieser Fall
wird durch
die Leitung 70 zum Kesselofen 11 angezeiA durch welche diesem öl zugeführt
werden kann. Selbstverständlich können zur Heizung an Stelle von öl auch
andere Brennstoffe oder Zusatzbrennstoffe verwendet werden, was von den gegebenen
Liefermöglichkeiten und den entstehenden Kosten abhängig ist. Wenn die Feststoffe
als Brennstoff für das Verfahren verbrannt werden, bleibt nach der Verbrennung noch
etwas Asche oder nichtbrennbare mineralische Stoffe zurück. Diese Asche kann durch
Zyklone und Staubsammler aufgefangen werden, und deren Beseitigung aus dem Kesselofen
11 ist durch die Leitung 71 angedeutet. Da diese Asche im allgemeinen
mit Mineralien angereichert ist, kann sie gegebenenfalls auch als Düngemittel Verwendung
finden. Obwohl die Verbrennungstemperaturen innerhalb des Kesselofens im Bereich
von 871 bis 982' C
liegen, wodurch organische Stoffe oder Geruchsstoffe
vernichtet werden, liegen die Abgastemperaturen unterhalb von 2381 C, was
auf den hohen Wirkungsgrad-der- Wärmeübertragung von den Ofengasen auf und durch
die Wärmeaustauschflächen des Kesselofens zurückzuführen ist. Diese niedrigen Abgastemperaturen
haben zur Folge, daß nur ein sehr geringer Anteil von flüchtigen Aschebestandteilen,
wie z. B. die wertbaren Phosphorpentoxyde, in die freie Atmosphäre gelangen.
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Gemäß F i g. 2 der Zeichnungen wird die erste Stufe
109 eines Verdampfers mit Dreifacheffekt nach dem Verfahren der Erfindung
bei Verwendung einer Stufe oder eines Kreislaufes der Wärmerückverdichtung von oben
her durch die Leitung 108 mit nassem Klärschlamm oder einer Mischung aus
Feststoffen, Wasser und öl beschickt. Die teilweise entwässerte Aufschläminung
geht durch die Dampfkammer114 der ersten Stufe nach unten zu deren Abstichtrog,
der nicht dargestellt ist. Das von der ersten Stufe abgegebene Kondensat wird durch
die Leitung 112 abgeleitet und gelangt teilweise zum Kesselofen zurück, der ebenfalls
nicht dargestellt ist. Die Gewichtsmenge des durch die Leitung 112 ab- ebenen Kondensats
:,eg ist größer als die des vom Kesselofen kommenden
Heizdampfes, wie im weiteren
Teil der Beschreibung im einzelnen erläutert werden soll. Die Menge des in der Leitung
112 befindlichen Kondensats, die über die zur Speisung des Kesselofens benötigte
Menge hinausgeht, steht zusammen mit anderem Kondensat und rückläufigen Strömen
zur Wiederverwendung in der Einrichtung zur Verfügung. Heizdampf aus der ersten
Stufe strömt durch die Leitung 115 zur zweiten Stufe 121. Die teilweise entwässerte
Aufschlämmung vom Abstichtrog des Verdampfers der ersten Stufe wird durch die Leitung
119 dem Oberteil der zweiten Stufe zugeführt und gelangt durch die Dampfkammer
125 der zweiten Stufe nach unten zu deren Abstichtrog, der ebenfalls nicht
dargestellt ist. Das von der zweiten Stufe abgegebene Kondensat wird durch die Leitung
122 abgeführt und mit anderem Kondensat -und rückläufigen Strömen für eine Wiederverwendung
innerhalb der Einrichtung vereinigt. Heizdainpf aus der Dampfkammer der zweiten
Stufe strömt durch die Leituno, 126 zur dritten Stufe, die nicht dargestellt
ist.
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Der Verdampfer oder die Verdampfereinrichtung erhält vom Kesselofen
kommenden Heizdampf durch die Leitung 110, der zunächst zu einem Venturirohr
oder einer konvergierend-divergierend ausgebildeten Düse 172 geleitet wird.
Der Heizdampf verläßt diese Düse durch die Leitung 174, welche mit dem Verdampfungsraum
des Verdampfers 109 der ersten Stufe verbunden ist. Der Verdampfungsraum
der zweiten Stufe 121 ist durch eine Leitung 173 mit der Einschnürung oder
dem Niederdruckbereich des Venturirohrs 1.72 verbunden. Das Venturirohr ist
in bezug auf die Verdampfereinrichtung so ausgebildet, daß bei normalem Dampfdruck,
Temperatur und Durchflußmenge durch die Leitung 110 und der für das System
üblichen Beschickungsmenge von nasser Aufschlämmung durch die Leitung
108 der Druck in der Einschnürung des Venturirohrs niedriger ist als der
Druck im Verdampfungsraum auf der Heizseite des Verdampfers 121 der zweiten Stufe.
Unter diesen Umständen strömt Dampf vom Verdampfungsraum der zweiten Stufe durch
die Leitung 173 zum Venturirohr, in welchem er sich mit dem durch die Leitung
110 zugeführten frischen Heizdampf vermischt, wobei sein Druck auf der Abgabeseite
oder der Seite der Ausdehnung des Venturirohres erhöht wird. Im Hinblick auf den
vom Verdampfer 121 der zweiten Stufe abgezogenen Dampf ist dessen Behandlung als
Wärmerückverdichtung zu bezeichnen und das Venturirohr oder die konvergierend-divergierend
ausgebildete Düse 172 als ein Wärmeverdichter. Die Mi-
schung aus dem
vom Kesselofen kommenden Heizdampf und dem durch die Leitung 173 von der
zweiten Verdampferstufe abgezogenen Dampf stellt die Wärmequelle für den Verdampfer
109 der ersten Stufe dar und wird durch die Leitung 174 in diesen eingeleitet.
Das Gewicht des die erste Stufe durch die Leitung 112 pro Zeiteinheit verlassenden
Kondensats ist infolge des durch die Leitung 173 zugeführten Wasserdampfes
größer als das Gewicht des durch die Leitung 110 zugeführten Heizdampfes.
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Das Gewichtsverhältnis des aus dem Verdampfer der zweiten Stufe 121
abgezogenen und durch die Leitung 173 in das Venturirohr 172 eintretenden
Dampfes zu dem durch die Leitung 110 zu dem Venturirohr fließenden Dampf
beträgt etwa 2: 1 oder mehr. Unter Berücksichtigung der durch das Venturirohr
stattfindenden Verdichtung wird das Verdichtungsverhältnis in jedem Fall so gewählt,
daß die Temperatur des durch die Leitung 174 zur Heizseite des Verdampfers
109 der ersten Stufe strömenden Dampfes oder Dampfgemisches nicht viel höher
ist und möglicherweise nur 5 bis 6' C -über der angestrebten Verdarupfungstemperatur
der nassen Aufschlämmung liegt, welche dieser Stufe durch die Leitung
108 zugeführt wird. Dieser aus Gründen der Wärmeübertragung kleine Temperaturunterschied
zwischen dem zur Heizung dienenden Dampf und dem in der ersten Stufe zu erhitzenden
und zu entwässernden Stoff gibt dieser Stufe in Anbetracht der thermodynamischen
Gesetze einen hohen Wärmewirkungsgrad. Es ist möglich, diesen kleinen Temperatarunterschied
aufrechtzuerhalten, weil der Siedepunkt des stark verdünnten, nassen Klärschlamms,
welcher der ersten Stufe zugeführt wird, sich in dieser Stufe nicht wesentlich erhöht,
auch wenn große Wassermengen in dieser Stufe verdunstet werden, die doppelt so groß
oder vielfach größer sind als die Heizdampfinengen, die durch die Leitung
110 zugeführt werden.
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Wenn in einem richtig dimensionierten und betriebenen System, wie
es allgemein in F i g. 2 dargestellt ist, Wärmerückverdichtung angewendet
wird, kann in der ersten Stufe wesentlich mehr Wasser zur Verdampfung
gebracht
werden als in irgendeiner der folgenden Stufen, vielleicht. doppelt soviel
oder mehr. Da der für den Wärmeübergang in der ersten Stufe zur Verfügung stehende
Temperaturunterschied, wie bereits erwähnt, nur gering ist, folgt daraus, daß die
für den Wärmeübergang in der ersten Stufe zur Verfügung stehende Gesamtoberfläche
wesentlich größer sein muß als die in den anschließenden Stufen. Das wird in F i
a. 2 ganz allgemein dadurch angedeutet, daß der Durchmesser von Heiz- und Verdampfungsraum
in dem Verdampfer 109 der ersten Stufe erheblich größer als der des Verdampfers
121 der zweiten Stufe eingezeichnet ist. Insgesamt gesehen sind die Vorteile der
Wärmerückverdichtung, wenn diese in geeigneter Weise anwendbar ist, beträchtlich.
Wie beispielsweise bereits erwähnt worden ist, kann der Brennstoffverbrauch bei
einem Verfahren mit einem mehrstufigen oder Mehrfacheffektverdampfer im gleichläufigen
Betrieb zur Entwässerung von festen Schlammkonzentraten unter Verwendung von Wärmerückdichtung
etwa 25 bis 35 % weniger betragen als bei einem Verfahren mit Mehrfacheffektverdampfer
im Gegenstrombetrieb für die gleiche Behandlung gemäß Hauptpatent 1241381.