DE19542301A1 - Verfahren und Einrichtung zum Trocknen von schlammartigem Trockengut, insbesondere Klärschlamm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Trocknen von schlammartigem Trockengut, insbesondere Klär­ schlamm. Das Trocknen von Klärschlamm hat eine besondere Bedeutung, weil die Kosten für die Beseitigung des Klär­ schlammes durch Deponierung oder Verbrennung und auch bei landwirtschaftlicher Nutzung sehr hoch sind. Trotz des Energiebedarfes erweist sich die Trocknung als wirtschaft­ licher als die alleinige Entwässerung der Schlämme.

Bei Trocknern unterscheidet man grundsätzlich zwischen Kontakttrocknern und Konvektionstrocknern, je nachdem, ob die Wärme an das Trockengut durch Kontakt mit erwärmten Flächen oder durch Konvektion erwärmter Gase (Rauchgase, Luft, überhitzter Wasserdampf) übertragen wird. Kontakttrock­ ner haben eine größere Bedeutung, weil die Wärme besser genutzt, zum großen Teil auch wiederverwendet werden kann und keine großen, zu reinigenden Inertgasmengen auftreten.

Der zu trocknende Klärschlamm wird normalerweise mit Hilfe von Zentrifugen oder Filtern auf 15 bis 50 (Gewichts-) Prozent Trockenrückstand (TR), meist auf 20 bis 30% TR ent­ wässert. Bei der Erwärmung und beim weitergehenden Wasserent­ zug durch Trocknung verändern sich seine Eigenschaften:

• - Bis etwa 50% TR ist das Trockengut bei Temperaturen um 100°C bei entsprechender mechanischer Beanspruchung fließfähig.
• - Ab etwa 50% TR beginnt es zu kleben, diese "Leimphase" endet bei etwa 60% TR.
• - Über 60% TR wird das Gut krümelig, wobei die mechani­ sche Beanspruchung die Größe der Partikel beeinflußt.
• - Bei etwa 80% TR endet der erste Trocknungsabschnitt, d. h. in Wasserdampfatmosphäre und Atmosphärendruck findet weitere Trocknung nur bei Temperaturen über 100°C statt. Über 85% TR ist der getrocknete Klär­ schlamm biologisch stabil und damit lagerfähig. Daher wird meist eine Trocknung auf mindestens 90% verlangt. Entsprechend weit getrockneter Klärschlamm ist brennbar und neigt zu Staubbildung, so daß Maßnahmen zur Abwehr von Staubexplosionen getroffen werden müssen.

Die geschilderten Eigenschaften des Klärschlammes und seines Trockengutes beeinflussen die Verfahrenstechnik und die Bauart der Trockner. Bisher wurden zwei Arten von Kontakt­ trocknern verwendet:

Dünnschichttrockner, wie sie beispielsweise aus dem DE-U-91 14 967 bekannt sind, wurden aus Dünnschichtver­ dampfern entwickelt. Es sind kontinuierlich arbeitende, liegende Apparate, die aus einem mit Dampf oder Thermoöl beheizten zylindrischen Doppelmantel bestehen, auf dessen innere wärmeübertragende Fläche der zu trocknende Schlamm mit Hilfe eines mit Schaufeln bestückten Rotors in dünner Schicht "aufgeschmiert" wird. Der zu trocknende Schlamm wird an einem Ende des Apparates aufgegeben und das Trockengut verläßt ihn am anderen Ende. Der Transport des Trockengutes durch den Apparat erfolgt durch Schrägstellung der Schaufeln. Der Rotor dreht sich normalerweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 8 m/s. Dünnschichttrockner können die Leimschichtphase durchfahren und in einem Arbeitsgang bis auf 75% TR oder mehr trocknen. Das Trockengut liegt nach der Leimphase als staubarmes Granulat vor, bei weiterer Trocknung wird es immer feinkörniger und schließlich staubförmig. Die spezielle Verdampferleistung der Dünnschichttrockner liegt unterhalb der Leimphase bei 50 kg/m²/h, darüber, wenn das Produkt nicht mehr fließfähig ist, sinkt sie erheblich auf etwa 10 kg/m²/h ab.

Die andere Art von dem Anmelder intern bekannten Kontakt­ trocknern ist in Fig. 1 dargestellt. Es sind ebenfalls kontinuierlich arbeitende, liegende Apparate. Eine in einem meist unbeheizten Trog 1 langsam, d. h. mit etwa 1 m/s Um­ fangsgeschwindigkeit, rotierende Welle 2 trägt eine große Zahl von hohlen, von innen beheizten, druckfesten Kreis­ scheiben 3, von denen einige am äußeren Umfang mit Schaufeln 4 versehen sind, die das Trockengut 5 vom Trockenguteintritt 6 durch den Apparat zum Trockengutaustritt 7 transportieren. Am Trog sind Abstreifer 8 befestigt, die Scheiben von an­ haftendem Trockengut befreien sollen. Der Trog mit den darin rotierenden Scheiben ist weitgehend gefüllt. Die Verweilzeit des Trockengutes im Scheibentrockner liegt im Bereich von Stunden, währen sie beim vorher beschriebenen Dünnschicht­ trockner nur einige Minuten beträgt. Scheibentrockner sind nicht für das Durchfahren der Leimphase geeignet. Sie werden zur Teiltrocknung bis auf etwa 50% TR eingesetzt und er­ reichen dabei Verdampfungsleistungen um 20 kg/m²/h. Zum Zwecke der Volltrocknung auf 90% TR oder mehr muß von vorgetrocknetem Gut mit mindestens 60% TR ausgegangen werden. Die spezifische Verdampfungsleistung liegt aber dann nur noch bei etwa 10 kg/m²/h.

Dementsprechend arbeiten Einrichtungen, die von entwässertem Klärschlamm ausgehend bis zu hohen Trocknungsgraden arbeiten sollen, entweder mit Dünnschichttrocknern und nachgeschalte­ tem Scheibentrockner, wobei eine Trockengutkühlung nachge­ schaltet werden muß. Dies liegt daran, daß das Trockengut nach Verlassen des Scheibentrockners eine Temperatur von 105 bis 125°C hat und zur Vermeidung von Selbstentzündung auf 50 bis 70°C gekühlt werden muß, ehe es in einen Silo gelangt. Zur Kühlung werden ebenfalls Kontaktapparate eingesetzt, die statt mit Heizmedium mit Kühlwasser beaufschlagt werden. Werden die in Fig. 1 schematisch dargestellten Scheiben­ trockner allein zur Volltrocknung verwendet, muß "vollge­ trocknetes" Trockengut zurückgeführt und mit dem dem Schei­ bentrockner zugeführten entwässerten Schlamm in einem Mischer innig vermengt werden, so daß das Mischgut mindestens 60% TR bereits erreicht hat, bevor es in den Trockner gelangt. Ggf. wird dem Scheibentrockner noch eine Siebvorrichtung nachge­ schaltet, die zu feinkörnige Staubbestandteile aussiebt und als Rückführgut verwendet.

Die beschriebenen Trockner werden normalerweise mit leichtem Unterdruck betrieben, so daß die geruchsbeladenen Schlammbrü­ den nicht nach außen dringen können. Dadurch gelangt Leckluft über Undichtigkeiten in die Anlage, und zwar hauptsächlich über vor- oder nachgeschaltete Förderer, Siebe, Silos etc. Zur Verhinderung der Kondensation von Dampf im Trocknungsraum kann dies teilweise sogar erwünscht sein. Für die Nutzung der Brüdenwärme wurde allerdings ein möglichst geringer Anteil an nicht kondensierbaren Gasen, insbesondere Luft, angestrebt. Bei 10% Luftanteil in den Brüden liegt der Taupunkt der Brüden noch bei 98°C, währen bei 100 Gewichtsprozent nur noch 86°C erreicht werden, so daß Heizwasser mit der üb­ lichen Vorlauftemperatur von 90°C nicht mehr erzeugt werden kann.

Der notwendige Brand- und Explosionsschutz erfordert weitere Maßnahmen, die bisherige Trocknungsanlagen verteuern. Bei bestimmten Bedingungen ist vorbeugender Explosionsschutz nicht mehr anwendbar. In diesem Falle müssen nach den Regeln des konstruktiven Explosionsschutzes die Anlagen druckstoß­ fest, also erheblich aufwendiger ausgeführt werden.

Bei den vorher beschriebenen zweistufigen Kontakttrockneran­ lagen mit einem Dünnschichttrockner als erster Stufe wird dieser häufig knapp ausgelegt, um Kosten zu sparen. Dadurch kann Trockengut mit einem Trocknungsgrad von weniger als 60% TR in die zweite Stufe gelangen. Für dieses noch klebrige Trockengut ist diese nicht geeignet. Der Antrieb wird über­ lastet und fällt aus und der Trockner muß unter Umständen von Hand entleert werden. Auch für granuliertes Gut sind Schei­ bentrockner weniger geeignet. Sie wurden zunächst auch nur im Bereich der Tierkörperverwertung und Fischmehltrocknung eingesetzt. Wegen der großen Tiefe der Tröge und der relativ engen Spalte zwischen den Scheiben sowie an den Abstreifern kommt es zu erheblichen mechanischen Beanspruchungen des Gutes, zu Verpressungen und zu Abrieb, so daß die in der Fachwelt allgemein vertretene Meinung, Scheibentrockner könnten nur staubförmiges Gut produzieren, nicht unberechtigt ist. Dies gilt sowohl für die Anlagen mit nacheinander geschalteten Dünnschicht- und Scheibentrocknern als auch für Anlagen mit Scheibentrocknern und Trockengut-Rückführung. In beiden Fällen wird vorher gebildetes Granulat wieder weitge­ hend zerstört.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, insbesondere soll es ermöglicht werden, ein staubarmes Granulat zu erzielen und bei geringem apparativem Aufwand eine störungsarm arbeitende Trocknung zu ermöglichen. Vor allem soll ein staubarmes, abriebfestes Granulat mit einem engen Korngrößenbereich und einem Trocknungsgrad von mehr als 90% TR in einem kontinu­ ierlichen Trocknungsverfahren und einer entsprechenden Einrichtung erzeugt werden.

Lösung

Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 7 gelöst.

Durch das Verfahren nach Anspruch 1 wird der kritische Bereich der Trocknung, nämlich zwischen der Klebephase (TR ca. 60%) bis zur Volltrocknung bei meist 90% TR oder darüber, wesentlich verbessert. Da die bisherigen Trockner normalerweise sehr große Durchmesser im Vergleich zur Länge hatten, fand bei ihnen trotz eines Transportes des Trockengu­ tes von einer Seite des Trockners zur anderen und trotz Brüdenabzug an einer Seite eine so intensive axiale Vermi­ schung im Trockner statt, daß eine definierte Gegenstromfüh­ rung von Brüden und Trockengut nicht gewährleistet war. Durch das Vermeiden von Selbstvermischung sowohl der Brüden als auch des Trockengutes in axialer Richtung wird der Trock­ nungsvorgang intensiviert. Gleichzeitig sollte aber eine innige Vermischung der Brüden und des Trockengutes in Quer­ richtung zur jeweiligen Strömungsrichtung erfolgen. Das Trockengut kann dadurch auch in Granulatform ausreichend Feuchtigkeit abgeben.

Der beschriebenen Trockenstrecke kann eine bei einem geringe­ ren Trocknungsgrad beginnende Trocknung, beispielsweise von entwässertem Schlamm bis über die Klebephase hinaus, un­ mittelbar vorgeschaltet sein. Das kann dadurch geschehen, daß der Trockenstrecke ein Dünnschichttrockner vorgeschaltet wird, der in diesem Bereich geringer Trocknungsgrade recht wirksam ist. Dabei können die Brüden der nachgeschalteten Trockenstrecke auch diese Vortrockenstrecke im Gegenstrom durchströmen. Dies hat z. B. den Vorteil, daß bei Staubantei­ le, die im Bereich der Volltrocknung entstehen, mit den Brüden mitgenommen werden und sich im Bereich der Vortrocken­ strecke, in der das Trockengut noch recht feucht ist, nieder­ schlagen. Somit kann auf eine Siebung verzichtet werden und die Gefahr von Staubexplosionen wird wesentlich verringert. Der Niederschlag dieser Staubanteile wirkt sich vorteilhaft auf die Granulatbildung aus.

Besonders bevorzugt ist es, eine Luftbeimischung zu den Brüden vorzunehmen, wobei diese in der Größenordnung zwischen 20 und 200 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt aber in der Größenordnung von 60 Gewichtsprozent des Trockenanteils im Schlamm betragen sollte. Dieser Luftanteil macht sich beson­ ders vorteilhaft bemerkbar, wenn der Trockenstrecke eine Auswrasstrecke nachgeschaltet ist, in der keine Beheizung erfolgt, die jedoch ebenfalls im Luftweg liegt. Die Luftzu­ fuhr kann dementsprechend nahe dem Ende der Trockenstrecke, vorzugsweise am Ende der Auswrasstrecke, erfolgen. Das noch heiße Trockengut kann sich daher unter Nachwrasen bis zur Kühlgrenztemperatur abkühlen. Das weitgehend getrocknete Trockengut gibt zunächst wenig Dampf ab, d. h. der Wasser­ dampfpartialdruck steigt nur langsam, so daß die Trockengut­ temperatur auch am brüdenseitigen Anfang der Trockenstrecke bereits unter 100°C liegen kann. Es wird damit vermieden, daß das Nachwrasen in einem außerhalb des Brüdenweges liegen­ den Bereich stattfindet, was zu Geruchsbelästigungen in der Umgebung führen könnte. Ferner findet die Kühlung auf einer weit unterhalb der Explosionsgrenze liegenden Temperatur unter Benutzung der Eigenwärme des Trockengutes statt, d. h. statt einer aktiven Kühlung mit Energieverlusten wird die gesamte Wärme zur Trocknung eingesetzt. Das relativ hohe Verhältnis von Luft- und Trockengut im Bereich der Endtrock­ nung ermöglicht eine wirksame Nachtrocknung. In den Gesamt­ brüden ist der Anteil dann aber relativ gering, beispielswei­ se in der Größenordnung von 15%, so daß eine nur unwesent­ liche Taupunktniedrigung eintritt, die noch die fast voll­ ständige Wärmerückgewinnung ermöglicht.

Die Luftzufuhr bewirkt in der Trockenstrecke eine Erniedri­ gung des Partialdruckes des Wasserdampfes. Dadurch wird die Verdampfungstemperatur und damit auch die notwendige Tempe­ ratur des Trockengutes abgesenkt. Während ohne Luftanteil die Brüden aus Sattdampf bestehen und damit bei Atmosphärendruck mindestens 100°C zum Verdampfen notwendig sind, kann dies durch den Luftanteil bis auf beispielsweise 80°C abgesenkt werden. Das wirkt sich besonders vorteilhaft am trockengut­ seitigen Ende der Trockenstrecke aus, wo die Trocknung schon beispielsweise über 80% TR fortgeschritten ist. Dort ist unter Sattdampfverhältnissen eine wesentliche Übertemperatur über dem normalen Verdampfungspunkt von Wasser, z. B. bei 90% TR eine Temperatur von ca. 115°C, erforderlich, um die Feuchtigkeit, die im Inneren des Trockengutes kapillar gebunden ist, an die Oberfläche zu bringen und zu verdampfen. Durch den Luftanteil kann das Temperaturniveau abgesenkt werden.

Dabei wirkt es sich sehr vorteilhaft aus, daß im Bereich der hohen Trocknungsgrade durch das strikte Gegenstromprinzip der prozentuale Luftanteil in den Brüden und damit die Partial­ druckerniedrigung besonders groß ist. Die notwendige Trocken­ guttemperatur kann also abgesenkt werden, was zu Vorteilen bei der Beheizung und der wesentlich geringeren Explosionsge­ fährdung führt, so daß ggf. sogar auf eine anschließende, gesonderte Kühlung des Trockengutes verzichtet werden kann.

Die Einrichtung zum Trocknen kann verschiedene Mittel zur Behinderung axialer Brüden- und Trockengutvermischung aufwei­ sen. So kann die Trockenstrecke ein Verhältnis von Längs- zu Querabmessungen von wenigstens 10 : 1 aufweisen. Dies kann beispielsweise auch die Hintereinanderschaltung mehrerer Trockner beinhalten. Es kann aber auch ein kontinuierlicher Trockner mit einem Verhältnis von Länge : Durchmesser von wenigstens 10 : 1, vorzugsweise über 20 : 1, vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist ein neuartiger Lineartrockner, der einen im wesentlichen horizontalen rohrförmigen, beheizten Mantel und einen innen beheizten, drehend angetriebenen Rotor aufweist. Eine zylindrische Rotorwelle nach Art eines vom Heizmedium Dampf, Thermoöl oder dergleichen durchströmten Rohr kann mit im wesentlichen radialen und in Umfangsrich­ tung weisenden Rippen versehen sein. Diese können die Form von Scheibensegmenten haben, die zur Erzeugung möglichst geringen Widerstandes und geringer Granulatzerstörung in einer radialen Ebene angeordnet sind. Zum Trockenguttransport und zu einer gewissen, gesteuerten Trockengutdurchmischung können sie am Ende einen in Förderrichtung angestellten Abschnitt aufweisen, der auch einstellbar sein kann. Der Abschnitt kann auch die gesamte Rippe umfassen, wenn diese selbst entsprechend angestellt ist. Diese z. B. halbkreisför­ migen Segmente können gegenüber den jeweils benachbarten um eine Viertelumdrehung versetzt sein und sollten wärmeleitend mit der beheizten Rotorwelle verbunden sein. Sie brauchen aber selbst nicht vom Wärmeträger durchströmt sein. Durch die relativ lange Ausbildung des Lineartrockners ist eine ausrei­ chende Wärmeübertragung zum Trockengut auch ohne direkt eigenbeheizte Scheiben möglich. Die in geringen Abständen voneinander, beispielsweise in Abständen von einer Hälfte bis einem Achtel, vorzugsweise einem Viertel des Rotordurchmes­ sers, angeordneten Rippen, bilden eine Vielzahl von Zellen im Trockner, die axiale Brüden- und Trockengut-Selbstvermischung behindern. Auch auf andere Weise könnte eine bevorzugte Zellenausbildung herbeigeführt werden, z. B. durch axiale Unterteilung der Trockner oder dergleichen. Die einzelnen Zellen sind dabei gut durchmischt, so daß die Trocknungs­ kapazität entsprechend den thermischen und Dampfdruckbe­ dingungen voll ausgenutzt wird. Es ist auch möglich, in einem Lineartrockner zwei oder mehr parallele Rotoren vorzusehen.

Besonders zu erwähnen ist, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors an seinem Außenumfang relativ klein sein kann und weniger als 1 m/s, vorzugsweise sogar kleiner als 0,7 m/s betragen kann. Obwohl der Trockner zur weitgehenden Ausnut­ zung der beheizten Flächen möglichst vollständig mit Trocken­ gut gefüllt sein sollte, wird das Trockengut sehr schonend bewegt. Das beim Übergang von der Klebephase in die Granulat­ phase des Trockengutes gebildete Granulat wird dadurch weitgehend erhalten, so daß der entstehende Staubanteil gering ist, was sich nicht nur bzgl. des Explosionsschutzes, sondern auch für die spätere Lagerung und Entsorgung vorteil­ haft auswirkt.

Zur Unterstützung des Transportes kann ein Lineartrockner auch geneigt angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist der eigentlichen Trockenstrecke eine Auswrasstrecke nachgeschal­ tet, die ebenfalls aus einem nach Art eines Lineartrockners aufgebauten Trockner besteht, bei dem jedoch die Beheizung sowohl am Außenmantel als auch im Rotorinneren fehlen kann. Aus den vorher geschilderten Gründen ist jedoch auch keine Kühlung nötig, weil durch die gute radiale und fehlende axiale Durchmischung eine fast ideale Gegenstromführung möglich ist, die die Eigenwärme des Trockengutes zum Nach­ trocknen (Auswrasen) so gut wie irgend möglich ausnutzt. Im Bereich des Trockengutaustrittes aus diesem Nachkühler kann ein geregelter bzw. gesteuerter Lufteintritt vorgesehen sein.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführun­ gen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläu­ tert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Scheibentrockner gemäß internem Stand der Technik,

Fig. 2 einen verkürzt dargestellten Längsschnitt durch einen Lineartrockner,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Lineartrockner,

Fig. 4 eine Einzeldarstellung von jeweils benachbar­ ten Rippen vor ihrer Anbringung auf dem Rotor, jedoch in ihrer späteren Anbringungsposition und

Fig. 5 ein schematisches Blockschema einer Trocken­ vorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Nachdem die einen Trockner nach dem anmelder-internen Stand der Technik zeigende Fig. 1 bereits vorstehend erläutert wurde, wird jetzt ein neuartiger, als Lineartrockner bezeich­ neter Trockner anhand der Fig. 2 bis 4 beschrieben.

Der Lineartrockner 11 hat ein langgestrecktes Gehäuse 12 mit einem im Querschnitt U-förmigen Innenmantel 13, der an der Oberseite von einem Deckel 18 abgeschlossen ist. Über den größten Teil seines Umfanges (mit Ausnahme des oberen, an den Deckel 18 angrenzenden Teils) ist der Innenmantel 13 von einem Außenmantel 14 umgeben, so daß zwischen Innen- und Außenmantel ein Wärmeträgerraum 15 entsteht. In ihn können über einen Wärmeträgereintritt 16 Wärmeträgermedien wie Wasserdampf, Thermoöl oder Heißwasser einströmen und am Wärmeträgeraustritt 17, ggf. als Kondensat, wieder austreten.

In dem im Gehäuse 12 ausgebildeten Trocknerraum 19 ist ein Rotor 20 längs angeordnet. An den Trocknerraum 19 nach vorn und hinten anschließenden Stirnseiten 22 tragen Abdichtungen enthaltende Lager 23, die den Rotor drehbar im Trocknerraum lagern. Der Rotor wird über einen schematisch angedeuteten Antrieb 24, z. B. ein Elektro-Getriebemotor drehend angetrie­ ben (s. Pfeil 25).

Der Rotor hat eine Rotorwelle 21, die beim Ausführungsbei­ spiel aus zwei mit Abstand ineinander angeordneten und über Distanzstücke 26 in Abstand voneinander gehaltenen Rohren besteht, zwischen denen ein Wärmeträgerraum 27 gebildet ist. Dieser Wärmeträgerraum ist ebenfalls von dem Wärmeträger durchströmt, der beispielsweise über die hohlen Lagerzapfen 28 zugeführt und abgeführt werden kann.

Die Doppelrohr-Anordnung der Rotorwelle 21 sorgt für eine sehr biegesteife Rotorgestaltung und beschränkt den Wärmeträ­ gerraum auf das zur Beheizung der Rotorwellenoberfläche 28 notwendige Maß, ohne, beispielsweise bei flüssigem Wärmeträ­ ger, das Gewicht des Rotors unnötig zu erhöhen.

Auf der Rotorwellenoberfläche 28 sind Rippen 29 angebracht, z. B. durch Schweißung. Sie sollten so gut wie möglich wärme­ leitend mit der Rotorwelle verbunden sein, da sie von dieser mittelbar beheizt werden, jedoch selbst nicht von Wärmeträ­ gern durchströmt sind.

Die Rippen bestehen, wie Fig. 4 zeigt, aus jeweils etwa einen halben Rotorumfang einnehmenden Kreisringsegmenten, die in einer radialen Ebene verlaufen, also mit der Rotorachse 30 gleichachsig angebracht sind. Fig. 4 zeigt, daß einander benachbarte Rippen jeweils um 90° in Umfangsrichtung ver­ setzt angeordnet sind. Die Rippen haben an ihren in Drehrich­ tung hinteren Kanten 31 schräg gestellte Flächen 32, die beispielsweise unter 45 gegenüber der Umfangsrichtung angestellt sind und somit beim Umlauf des Rotors eine Förder­ wirkung in Richtung des Trockengutstromes 33 erzeugen. Die Flächen 32 können austausch- und/oder verstellbar, beispiels­ weise durch Schrauben, an den Rippen angebracht sein, um den Trockner an die jeweiligen Trockengutverhältnisse anpassen zu können.

Die lineare Streckung, d. h. das Längenverhältnis im Vergleich zu den Querabmessungen (Durchmesser) des Trockenraumes ist sehr groß und liegt bei 20 : 1 z. B. bei einer Länge des Trockenraumes von 6 m und Querabmessungen von 270 mm. Der ent­ sprechende Rotor hat einen Außendurchmesser der Rippen von 250 mm bei etwa gleicher Länge wie der Trockenraum. Diese Längserstreckung ist für die nachher beschriebene Funktion vorteilhaft. Sie sollte möglichst nicht unter 10 : 1 betragen, insbesondere, wenn die Trockenstrecke, in der der Linear­ trockner eingesetzt wird, nur aus einem einigen Trockner besteht.

Es ist zu erkennen, daß zwischen den Rippen, die im Beispiel jeweils den halben Umfang einnehmen und mit den benachbarten überlappend angeordnet sind, jeweils eine Zelle 34 gebildet wird, die in axialer Richtung soweit abgeschlossen ist, daß eine axiale Vermischung mit den in Längsrichtung anschließen­ den Zellen behindert und weitgehend ausgeschlossen wird. Die Rippen 29 sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der etwa dem Abstand von der Rotorwellenoberfläche 28 zum Innen­ mantel 23 entspricht, z. B. 60 mm. Auf die gesamte Trockner­ länge sind also nahezu 100 Rippen angeordnet und entsprechend viele Zellen bilden sich.

Im Deckel sind an einer Stirnfläche nebeneinander ein Troc­ kenguteintritt 35 und (in Fig. 2 genau dahinter liegend) ein Brüdenaustritt 36 angeordnet. Am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 12 ist unten ein Trockengutaustritt 37 ebenfalls in Form eines Rohrstutzens vorgesehen. An ihm ist ein Luftein­ trittsstutzen dargestellt, der über ein schematisch angedeu­ tetes Ventil 39 die Zuführung einer geregelten bzw. gesteuer­ ten Luftmenge ermöglicht.

Fig. 5 zeigt schematisch den Aufbau einer Gesamt-Trockenvor­ richtung mit insgesamt 3 hintereinander geschalteten Trock­ nern, nämlich einem üblichen Dünnschichttrockner 40, wie er beispielsweise aus dem DE-U-91 14 967 bekannt ist und wie er eingangs beschrieben wurde. Daran schließen sich zwei Linear­ trockner 11 an, wie sie anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben wurden. Diesem trockengutseitig nachgeschaltet ist eine Auswrasvorrichtung 11a, die in gleicher Weise ausgebildet sein kann wie der Lineartrockner nach den Fig. 2 bis 4, jedoch ohne, daß eine Beheizung notwendig wäre. Dement­ sprechend können die Wärmeträgerräume 15 und 27 entfallen bzw. bleiben unbeschickt.

Daran schließt sich ein Trockengutsilo 41 an, aus dem das fertige Produkt bzw. Trockengut von Zeit zu Zeit abgezogen wird.

Die vier in Folge angeordneten Vorrichtungen 40, 11, 11a und 41 sind untereinander durch ein Fördersystem 42 für das Trockengut, beispielsweise Förderschnecken, Bänder oder dergleichen verbunden. Diese sollten möglichst dicht sein, um den Eintritt von Nebenluft und insbesondere den Austritt von Brüden 50 zu verhindern. Sie sind ferner durch Brüdenlei­ tungen 43 miteinander verbunden, die auch mit dem Förder­ system vereinigt sein können. Es ist auch möglich, die Vorrichtungen übereinander anzuordnen, so daß das Trockengut jeweils durch Schwerkraft in die nächste Vorrichtung fällt.

Verfahrensbeschreibung

Das in Fig. 5 gezeigte gesamte Trocknungsverfahren geht von einem mechanisch entwässerten Klärschlamm aus, der z. B. mit Hilfe von Zentrifugen oder Filtern auf 15 bis 40% Trocken­ rückstand (TR), meist auf 20 bis 30% TR entwässert ist. Eine weitere Entwässerung ist mit mechanischen Mitteln nicht möglich. Er wird danach in einem üblichen Dünnschichttrockner 40 soweit getrocknet, daß der Bereich der Fließfähigkeit des Schlammes und der sogenannten Leimphase, in der der Schlamm klebrig ist, durchfahren wird. Das Trockengut befindet sich dann bei mehr als 50% TR, vorzugsweise 65% TR. Es beginnt dabei krümelig zu werden. An dieser Stelle endet die Vor­ trockenstrecke 45 mit dem Dünnschichttrockner 40 und die Trockenstrecke 46 mit den Lineartrocknern 11 beginnt. Das krümelige Trockengut 44 (Fig. 3) wird von dem sich mit Ge­ schwindigkeiten von unter 1 m/s (vorzugsweise unter 0,7 m/s) an seinem Außenumfang drehenden Rotor 20 innerhalb der jeweils einen Ringquerschnitt einnehmenden Zellen 34 innig durchmischt und an dem Außenmantel 13 und der Rotorwellen­ oberfläche 48 sowie den Rippen 29 entweder direkt durch Wärmeleitung (Kontaktwärmeübertragung) bzw. durch diese begleitende Konvektion erwärmt. Über dem eine Art Fließbett bildenden Trockengut bildet sich eine Brüdenkammer 48 aus (Fig. 3) in der die Brüden 50 in Richtung des Pfeiles 49 strömen.

Sofern es sich bei dem Lineartrockner 11 um ein einem anderen Lineartrockner 11 oder einer Auswrasvorrichtung 11a nachge­ schalteten Trockner handelt, sollte er auch einen Brüdenein­ trittsstutzen aufweisen, beispielsweise auf der in Fig. 2 rechten oberen Seite. Am Ende der Auswrasvorrichtung 11a ist der Lufteintrittsstutzen 38 vorgesehen, über den Luft in einem Anteil von ca. 60 Gewichtsprozent des Trockenanteils im Schlamm zugeführt wird. Je nach Art des Schlammes, den Druck- und Temperaturverhältnissen sowie der Art und den Anforderun­ gen an die Wärmerückgewinnung kann die Luftbeimischung auch in anderen Anteilen erfolgen, die zwischen 20 und 200 Ge­ wichtsprozent variieren können.

Am Ausgang der Auswrasvorrichtung 11a ist also nahezu reine Luft vorhanden, die im Gegenstrom zum Trockengut 44 durch den Brüdenraum 48 strömt und, je nach der Konsistenz des Trocken­ gutes dieses teilweise durchströmt bzw. an seiner Oberfläche entlangströmt. Das Trockengut hat an dieser Stelle eine Temperatur deutlich unterhalb von 100°C und kann in der relativ trockenen Luftatmosphäre auswrasen bzw. nachtrock­ nen, wobei es seine Eigenwärme aufbraucht. Das an dieser Stelle auf einen Trocknungsgrad von 90 bis 95% TR getrockne­ te Trockengut liegt dort in granulierter und nur wenig Staub enthaltender Form vor und kann von dort aus direkt in ein Trockengutsilo 41 gefördert werden. Brüdenseitig schließt sich an die Auswrasstrecke 47, die von der Auswrasvorrichtung 11 gebildet wird, die Trockenstrecke 46 an, die im darge­ stellten Beispiel zwei Lineartrockner 11 enthält, die in Reihe geschaltet sind. Hier könnte jedoch auch ein Linear­ trockner ausreichen, jedoch wird durch die Anordnung zweier Trockner die Zellenwirkung noch unterstützt.

In den Lineartrocknern 11 wird das Trockengut in schon be­ schriebener Form innerhalb einer Zelle 34 gut durchmischt, jedoch in axialer Richtung weitgehend undurchmischt in Richtung des Trockengutstromes 33 transportiert, während die Brüden 50 im reinen Gegenstrom dazu in Brüden-Strömungsrich­ tung 49 die Lineartrockner 11 durchströmen. Durch die teil­ weise Abschottung der Zellen voneinander und die extrem langgestreckte Form des Brüdenraumes 48, über die gesamte Trockenstrecke betrachtet, findet praktisch keine axiale Vermischung der Brüden statt, obwohl eine innige Durch­ mischung von Brüden und Trockengut und auch eine Brüdenver­ mischung innerhalb der einzelnen Zellen, d. h. in Querrichtung zur Hauptströmungsrichtung, erfolgt. Dadurch wird sicher­ gestellt, daß an jeder Stelle im Trockner die vom Brüdenzu­ stand und Temperatur her idealen Verhältnisse für das Trock­ nen vorliegen. Bei dem nur mit großen Trocknungsaufwand zu erreichenden hohen Trockengrad am Ende der Trockenstrecke 46 sind die Brüden 50 noch relativ "trocken", d. h. ihr Luftan­ teil ist noch sehr hoch und dementsprechend der Dampf-Par­ tialdruck gering. Dies fördert die Trocknung auch bei nicht zu hohen Trockenguttemperaturen. Mit zunehmendem Dampfanteil der Brüden bei ihrer Strömung durch die Trockenstrecke ist auch das Trockengut feuchter und dementsprechend die Trock­ nung leichter durchzuführen. Vorzugsweise sollten die Brüden 50 ebenfalls im Gegenstrom auch die Vortrockenstrecke 45, d. h. den Dünnschichttrockner 40, durchströmen. Am Ende sind sie dann mit einem hohen Wasserdampfanteil beladen, der bei für Heizzwecke brauchbaren Temperaturen kondensiert werden kann. Die Luft kann dann durch ein Gebläse und ggf. nach einer Filterung in die Umgebung freigesetzt werden oder auch im Kreislauf wieder zum Lufteintritt 38 geführt werden. Im Gesamtsystem wird ein geringer Unterdruck aufrecht erhalten, um ungewünschte Brüdenaustritte, z. B. an den Förderern 42 etc. zu vermeiden.

Die vorteilhafte Wirkung der Luftbeimischung ergibt sich aus folgendem Beispiel: Wenn 1000 kg/h entwässerter Schlamm mit 20% TR auf 90% TR getrocknet werden sollen, so ist der Trockenanteil im Schlamm 200 kg/h. Gibt man am Ende der Auswrasstrecke (oder der Trockenstrecke) 60 Gewichtsprozent vom Trockenanteil des Schlammes an Luft dazu, so sind dies 120 kg/h. Die Menge des getrockneten Schlammes vor dem Silo (bei 90% TR) sind 222 kg/h, so daß die verdampfte und in den Brüden enthaltene Wassermenge 778 kg/h beträgt. Der Gewichts­ anteil der Luft beträgt demnach am Eingang in den Dünn­ schichttrockner (bzw. am Ausgang der Brüden aus diesem) nur etwa 13%. Dies behindert die Kondensation bei brauchbaren Temperaturen kaum. Der Taupunkt der Brüden liegt dort noch über 95°C.

Claims (17)

1. Verfahren zum Trocknen von schlammartigem Trockengut (44), insbesondere von Klärschlamm, von einem Trock­ nungsgrad, bei dem das Trockengut (44) oberhalb einer Klebephase in einen granulierten Zustand übergeht, insbesondere von einem Trocknungsgrad mit einem Trocken­ rückstand TR im Trockengut von mehr als 50 (Gewichts-) Prozent, vorzugsweise 65% auf einen TR von mehr als 80%, insbesondere wenigstens 90%, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung unter Wärmezufuhr zum Trockengut (44) kontinuierlich während des Durchlaufens einer Trocken­ strecke (46) im Gegenstrom von Trockengut (44) und Brüden (49) im wesentlichen ohne Selbstvermischung sowohl des Trockengutes als auch der Brüden in der jeweiligen Strömungsrichtung (33, 50) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung unter Vermischung der Brüden (49) und des Trockengutes (44) in Querrichtung zur jeweiligen Strömungsrichtung (33, 50) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Trockenstrecke (46) eine Vortrockenstrecke (45) zur Trocknung des Trockengutes (44) von einem geringeren Trocknungsgrad zwischen 15 und 40% TR (insbesondere 20 bis 30% TR), unmittelbar vorgeschaltet ist und die Brüden (49) der trockengutseitig nachge­ schalteten Trockenstrecke (46) auch die Vor-Trocken­ strecke (45) im Gegenstrom durchströmen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Luftbeimischung zu den Brüden (49) in der Größenordnung 20 und 200 (Gewichts-) Pro­ zent, vorzugsweise 40 bis 120% und insbesondere ca. 60%, des Trockenanteils im Trockengut (44).

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockenstrecke (46) eine im Brüdenweg liegende Auswrasstrecke (47) nachgeschaltet ist, in der keine Beheizung erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Luftzufuhr nahe dem Ende der Trocken­ strecke (46), vorzugsweise am Ende einer Auswrasstrecke (47) erfolgt.

7. Einrichtung zum Trocknen von schlammartigem Trockengut (44), insbesondere von Klärschlamm, von einem Trock­ nungsgrad, bei dem das Trockengut (44) oberhalb einer Klebephase in einen granulierten Zustand übergeht, insbesondere von einem Trocknungsgrad mit einem Trocken­ rückstand TR im Trockengut von mehr als 50 (Gewichts-) Prozent, vorzugsweise 65% auf ein TR von mehr als 80%, insbesondere wenigstens 90%, mit einer wenigstens einen Trockner (11) enthaltenen Trockenstrecke (46), längs der das Trockengut (44) kontinuierlich unter Erwärmung durch Beheizung von Trocknerflächen (13, 28) unter ständiger Durchmischung quer zur Trockengutströmungsrichtung (33) transportiert wird und die Brüden (49) im Bereich des Eintritts (35) des Trockengutes (44) in die Trocken­ strecke (46) abgezogen werden, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenstrecke (46) Mittel zur Behinderung axialer Trockengut- und Brüdenselbstvermischung aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenstrecke (46) ein Verhältnis von Längs- zu Querabmessungen von wenigstens 10 : 1 aufweist (vorzugs­ weise mehr als 20 : 1).

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mittel zur Behinderung axialer Selbstvermi­ schung eine Zellenausbildung (34), insbesondere im Bereich des Brüden-Strömungsweges (48), aufweist, wobei vorzugsweise die einzelnen Zellen (34) in sich voll durchmischt sind.

10. Einrichtung nach einen der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenstrecke (46) mehrere hintereinander geschaltete Trockner (11) enthält.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenstrecke (46) einen kontinuierlichen Trockner (11) mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von wenigsten 10 : 1, vorzugsweise über 20 : 1, aufweist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockner (11) einen im wesent­ lichen horizontalen rohr- oder rinnenförmigen, ggf. zumindest teilweise beheizten Mantel (13, 18) und wenigstens einen von innen beheizten, drehend angetrie­ benen Rotor (20) mit im wesentlich zylinderförmiger Rotorwelle (21) und im wesentlichen radialen und in Umfangsrichtung weisenden Rippen (29), vorzugsweise in Form von Scheibensegmenten, aufweist, die ggf. einen zum Trockenguttransport und/oder zur Trockengutdurchmischung angestellten Abschnitt (32) aufweisen.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (29) wärmeleitend mit der beheizten Rotorwelle (21) verbunden sind, ohne selbst wärmeträgerdurchströmt zu sein.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockner (11) eine Beheizung seines Mantels (13), vorzugsweise in seinem unteren Be­ reich, aufweist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors (20) an seinem Außenumfang kleiner als ein Meter pro Sekunde, vorzugsweise kleiner als 0,7 m/s, ist.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Trockenstrecke (46) ein eine Auswrasstrecke (47) bildender Nachtrockner (11a) angeordnet ist, der ein im wesentlichen unbeheiztes horizontales, rohr- oder rinnenförmiges Gehäuse (12) und wenigstens einen unbeheizten Rotor (21) mit im wesent­ lichen radialen und in Umfangsrichtung weisenden Rippen (29) aufweist, die ggf. einen zum Trockenguttransport und/oder zur Trockengutdurchmischung angestellten Abschnitt aufweisen.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (29) über einen Rotor-Um­ fangswinkel zwischen 90 und 270°, vorzugsweise 180°, reichende Scheibensegmente sind, die in axialer Folge gegeneinander versetzt angeordnet sind, vorzugsweise je um ca. die Hälfte ihres Umfangswinkels.