DE19548494C1 - Schlammtrocknungsanlage sowie Verfahren zu deren Regelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlammtrocknungsanlage nach den Oberbegriffen der Ansprüche 9 und 10 sowie ein Verfahren zu deren Regelung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Schlammtrocknungsanlagen werden zur Vermeidung von Schwierigkeiten, welche durch die Klebrigkeit des Materials entstehen, mit einer Rückführung von getrocknetem Schlamm ausgeführt. Dabei wird ein genügend hoher Anteil des Trockenschlammes, beispielsweise Staub oder nach einer Siebung, andere, mehr oder weniger feine Fraktionen, wieder zurückgeführt und mit dem entwässerten Naßschlamm in einem bestimmten Verhältnis vermischt, so daß das Gemisch am Trocknereintritt bereits einen derart niedrigen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, daß die Klebephase nicht mehr auftreten kann, oder in anderen Worten ausgedrückt, daß der Trockengehalt des Gemisches aus Frisch-Schlamm und rückgeführten Trockenbestandteilen herkömmlicherweise bereits oberhalb des Klebepunktes liegt, d. h. relativ trocken ist, bevor das Gemisch in den Trockner gelangt.

Eine derartige Rückmischung wurde vor allem bei Kontakttrocknern (Scheibentrockner), aber auch bei Konvektionstrocknern (Trommeltrockner) verwirklicht, um ein Ankleben und somit ein Verlegen der Heizflächen oder der Strömungsquerschnitte zu verhindern.

Herkömmlicherweise wurde eine derartige Rückmischung aber auch bei Trocknern vorgenommen, welche von ihrer Konstruktion her für eine Beschickung mit Schlamm geeignet sind, dessen Trockengehalt niedriger als der Trockengehalt am Klebepunkt ist, ab welchem kein Kleben mehr auftritt. Derartige Trockner sind beispielsweise Wirbelschichttrockner und Röhrentrommeltrockner.

Das herkömmliche, hohe Rückmischungsverhältnis bis auf Trockengehalte oberhalb des Klebepunktes hat den Nachteil, daß große Mengen an trockenem Material im Kreis geführt werden müssen, was zu entsprechend hohen Kosten für große Förderanlagen, hohem Verschleiß, etc. führt.

Aufwendig war auch die herkömmlicherweise verwendete Regelung, gemäß welcher beispielsweise mittels Videokamera versucht wurde, den Feuchtigkeitsgehalt des Naßschlammes zu messen. Jedoch hat sich erwiesen, daß der Feuchtigkeitsgehalt nur sehr schwer zu messen ist, insbesondere weil die Zusammensetzung, Farbe und Struktur des Klärschlammes sehr variiert. Wird zu viel Rückmischmaterial verwendet, so gerät der Trockengehalt des Mischschlammes zu hoch und der Mischer bzw. Granulator arbeitet nicht mehr zufriedenstellend, was einen hohen Staubanteil im Trockner hervorruft. Bei schwankenden Trockengehalten des Schlammes nach der mechanischen Entwässerung, wie dies in der Praxis oft auftritt, ist somit eine aufwendige Regelung des Mischungsverhältnisses aus Naßschlamm und Trockenschlamm erforderlich.

Aus der DE 42 42 747 ist ein Verfahren und eine Anlage zum Trocknen von Schlamm bekannt, wobei ein Gemisch aus getrocknetem Schlamm und Frischschlamm dem Wirbelschichttrockner aufgegeben wird, wobei der Trockengehalt deutlich oberhalb des Klebepunktes liegt, im Ausführungsbeispiel bei 75%.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus der Kreislaufluft abgeschiedenen Staub und/oder eine abgesiebte Feinfraktion und/oder eine abgesiebte Grobfraktion des Trockengutes zurückzuführen und in einem solchen Massenstrom dem Frisch- Schlamm beizumischen, daß der Staub und/oder die Feinfraktion und/oder Grobfraktion betriebssicher in dem Frisch-Schlamm gebunden werden und gleichermaßen der aus dem Trockner austretende Staub- und Feinfraktionsanteil beschränkt werden.

Erfindungsgemäß wird dies mittels der eingangs erwähnten Vorrichtungen mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 9 bzw. 10 sowie mittels des Verfahrens mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung sorgt damit dafür, daß der Trockengehalt des gemischten Schlammes im Gegensatz zum Stand der Technik unter dem Klebepunkt bleibt. Die Rückmischung des Staubs und/oder von abgesiebter Fein- und/oder Grobfraktion auf einen Trockengehalt unterhalb der Klebephase bzw. des Klebepunktes erlaubt eine wesentlich größere Streubreite des sich dabei einstellenden Trockengehaltes. Gleichzeitig wird sichergestellt, daß Staub- und Feinfraktionsanteile beim Durchschreiten des Klebebereiches während der Trocknung zu größeren Partikel agglomerieren. Es können damit einfache und somit billige Misch- und Granuliereinrichtungen verwendet werden. Außerdem wird ein Aufschaukeln des Staubanteiles im Trockner vermieden und somit eine wesentliche Verbesserung der Betriebssicherheit und Granulatqualität erreicht.

Vorteilhaft wird zu einem vorgegebenen Rückführmassenstrom von abgeschiedenem Staub und/oder abgesiebter Feinfraktion und/oder eine abgesiebter Grobfraktion aus dem Trockenprodukt eine entsprechende Menge mechanisch entwässerter Schlamm, insbesondere Klärschlamm, zugemischt.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung wird die für die Rückmischung nicht benötigte Menge an Schlamm, insbesondere Klärschlamm, direkt in den Trockner eingetragen. Im Extremfall wird also ausschließlich Gemisch in den Trockner eingespeist, während in anderen Betriebszuständen einerseits Gemisch, andererseits Frisch-Schlamm direkt in den Trockner eingespeist werden. Dadurch kann der Energieverbrauch für eine zu trockene Menge reduziert werden, da lediglich ein geringerer Anteil an zusätzlich aufzuheizendem Rückführschlamm eingesetzt werden muß.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß der Rückführgutmassenstrom des Trockenprodukts gemessen und die zuzumischende Menge des entwässerten Schlammes, insbesondere Klärschlammes, in Abhängigkeit hierzu, beispielsweise proportional, verändert wird, wobei der Rückführgutmassenstrom, insbesondere mit einer Bandwaage, gemessen werden kann.

Grundsätzlich sind mehrere Alternativen sowie Unterkombinationen davon hinsichtlich der Zusammensetzung des Rückführgutmassenstrom möglich. So ist es möglich, entweder nur Staub als Rückführgutmassenstrom zurückzuführen und den gesamten Trockenschlamm aus dem Trockner als Endprodukt abzuziehen. Andererseits ist es möglich, ein Sieb vorzusehen, welches den Trockenschlamm in mehrere Siebfraktionen, beispielsweise eine Feinfraktion, eine mittlere Fraktion und eine Grobfraktion trennt. Beliebige Kombinationen davon, beispielsweise die Feinfraktion und die Grobfraktion, können dann als Rückführgutmassenstrom zurückgeführt werden, während die mittlere Fraktion als Endprodukt abgezogen werden kann. Ein derartiger Rückführgutmassenstrom kann auch zusammen mit Staub als Rückführgutmassenstrom zurückgeführt werden. Die Grobfraktion kann vorteilhaft vor dem Zurückführen zerkleinert werden.

Die Regelung kann in einfacher Weise so erfolgen, daß dann, wenn aus dem Trockner bzw. aus dem Sieb zu viel Feinfraktion erhalten wird, mehr Frisch-Schlamm im Verhältnis zum Trockenschlamm beigemengt wird, also insgesamt ein höhere Feuchtigkeit eingestellt wird. Umgekehrt kann der Feuchtigkeitsgehalt dann, wenn zuviel Grobfraktion erzeugt wird, durch eine verminderte Frisch-Schlamm-Beimengung verringert werden. Auf diese Weise ist eine einfach Regelung möglich, ohne daß versucht werden muß, den Feuchtigkeitsgehalt des in den Trockner eingespeisten Schlamms direkt zu ermitteln, was nur sehr schwierig und ungenau möglich ist, wie eingangs erläutert wurde.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert, wobei die einzige Figur ein Schaltungsschema des erfindungsgemäßen Trocknerkreislaufes darstellt.

Der Naßschlamm 1 wird über ein Regelventil 2 und eine Leitung 3 dem Mischer 4 bzw. Granulator zugeführt, und der restliche Anteil über eine Leitung 5 direkt in den Fließbett-Trockner 6 aufgegeben. Die mit Staub beladene Umluft wird über eine Umluftleitung 7 einem Staubabscheider 8, der z. B. als Tuchfilter ausgeführt ist, zugeleitet. In weiterer Folge wird die Umluft über einen Umluftventilator 9 zu einem Kondensator 10 geführt, der als indirekter oder direkter Wärmetauscher, hier als indirekter Plattentauscher oder mit Direkteinspritzung ausgebildet ist. Nach einem Tropfenabscheider 11 wird die Umluft in einem Wärmetauscher 12 vorgeheizt und über einen weiteren Umluftventilator 13 über eine Luftzuführkammer 14 in den Trockner 6 eingebracht. Der Fließbett-Trockner 6 kann dabei mit oder ohne Bettheizung 15 ausgeführt sein.

Der getrocknete Schlamm aus dem Fließbett- oder Wirbelschicht- Trockner wird zum Teil über ein Wehr 16 und zum Teil aus der Luftzuführkammer 14 ausgetragen und über einen Kühler 17 einem Sieb 18, zur Trennung in Grobfraktion, Granulat und Feinfraktionsanteil aufgegeben. Dieses Sieb 18 kann jedoch bei einer Variante der Erfindung auch entfallen, wenn das Trockengut bereits nach dem Trockner 6 die erforderliche Größe aufweist. Das Granulat mit der gewünschten Größe wird über eine Leitung 19 einem weiteren Kühler 20 und von dort der Absack­ bzw. Abfüllanlage 21 zugeführt oder direkt verladen.

Zur Rückmischung können folgende Anteile des Trockenschlammes herangezogen werden:
Staub aus dem Abscheider 8, Feinfraktion vom Sieb 18 und Grobfraktion vom Sieb 18. Die Grobfraktion nach dem Sieb 18 wird dabei über eine Leitung 22 einem Brecher 23 zugeführt und von dort in den Rückmischbehälter 24 geleitet. Bei einer Variante der Erfindung kann der Brecher 23 auch entfallen. Die Feinfraktion vom Sieb 18 wird über eine Leitung 25 ebenfalls dem Rückmischbehälter 24 zugeführt, wobei dieses bei Wegfall des Siebes 18 ebenfalls entfällt. Der im Staubfilter 8 abgeschiedene Staubanteil der Umluft wird über eine Leitung 26 ebenfalls dem Rückmischbehälter 24 zugeführt, wobei bei Entfall des Siebes 18 und entsprechender Größe des Granulates nur der aus der Umluft im Staubfilter abgefilterte Staub rückgemischt wird, welcher in dem Staubfilter 8 abgeschieden wird.

Aus dem Rückmischbehälter 24 wird die anfallende Menge Rückmischschlamm über eine Schnecke 27 ausgetragen und gegebenenfalls über eine Bandwaage 28 zur Bestimmung der Rückmischschlamm-Menge gleitet. Der auch als Granulator ausgebildete Mischer 4, dem sowohl Rückmischschlamm, als auch über Leitung 3 frischer Naßschlamm zugeführt wird, kann sowohl eine integrierte als auch eine nachgeschaltete Zerkleinerungseinrichtung aufweisen, um die für die Trocknung günstigste Granulatgröße zu erzeugen. Über eine Leitung 29 wird das Schlammgemisch dann dem Trockner zugeführt. Nach dem Mischer 4 weist der Schlamm dann einen Trockengehalt deutlich unterhalb der Klebegrenze von z. B. 65% auf, wobei üblicherweise die Klebephase im Trockengehaltsbereich zwischen 50-55% und einer oberen Grenze von ca. 70% auftritt. Diese Klebephase, d. h. ein Trockengehaltsbereich von etwa 50-70% wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung dann innerhalb des Trockners 6 während der Trocknung durchlaufen.

Claims (16)

1. Verfahren zur Regelung einer Schlammtrocknungsanlage mit einem Wirbelschichttrockner oder Röhrentrommeltrockner, wobei Trocknungsluft im Kreislauf geführt wird und der beim Trocknungsprozeß entstehende Staub aus der Kreislaufluft, aus dem Trockenprodukt und/oder eine abgesiebte Feinfraktion und/oder eine abgesiebte Grobfraktion des Trockenschlammes als ein Rückführgutmassenstrom zurückgeführt wird und mit mechanisch entwässertem Schlamm zu einem Gemisch vermischt wird und dieses Gemisch dem Trockner zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockengehalt des Gemischs so geregelt wird, daß er deutlich unterhalb von 65% beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Rückmischung nicht benötigte Menge an Frisch-Schlamm direkt in den Trockner eingetragen wird.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführgutmassenstrom gemessen und die zuzumischende Menge des vorentwässerten Schlammes in Abhängigkeit von dem Rückführgutmassenstrom verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zuzumischende Menge des vorentwässerten Schlammes in proportionaler Abhängigkeit von dem Rückführgutmassenstrom verändert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführgutmassenstrom mit einer Bandwaage, einem Impulsmengenmeßgerät oder einem Prallblechmengenmeßgerät gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobfraktion nach einer Zerkleinerung in einem Brecher rückgemischt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Trockner zugeführte Frisch- Schlamm hinter oder in dem Mischer (4) bzw. Granulator zerkleinert wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammtrocknungsanlage als Klärschlammtrocknungsanlage zum Trocknen von Klärschlamm verwendet wird.

9. Schlammtrocknungsanlage mit einem Wirbelschichttrockner oder Röhrentrommeltrockner;
einem Rückführleitungssystem, mittels welchem Trocknungsluft im Kreislauf geführt wird;
einem Staubabscheider (8), in welchem mittels der im Kreislauf geführten Trocknungsluft aus dem Trockner abgeführter Staub abgeschieden wird, welcher als ein Rückführgutmassenstrom zurückgeführt wird;
einem Mischer (4), welcher mechanisch vorentwässerten Schlamm mit dem Rückführgutmassenstrom zu einem Gemisch vermischt;
einer ersten Zuführleitung (29), welche das Gemisch dem Trockner (6) zuführt, gekennzeichnet durch
eine Regeleinrichtung, die mit einem Ventil (2) oder ähnlichem Regelorgan in der Zuführleitung (3) des Schlammes zum Mischer (4) verbunden ist, wobei die Regeleinrichtung derart ausgebildet ist, daß der Trockengehalt des Gemischs so geregelt wird, daß er deutlich unterhalb von 65% beträgt.

10. Schlammtrocknungsanlage mit einem Wirbelschichttrockner oder Röhrentrommeltrockner; einem Sieb (18), welches den aus dem Trockner austretenden Trockenschlamm in mehrere Fraktionen trennt;
einer Rückführeinrichtung, welche eine Fraktion oder einen Teil der Fraktionen als Rückführgutmassenstrom zurückführt; einem Mischer (4), welcher mechanisch vorentwässerten Schlamm mit dem Rückführgutmassenstrom zu einem Gemisch vermischt;
einer ersten Zuführleitung (29), welche das Gemisch dem Trockner (6) zuführt, gekennzeichnet durch
eine Regeleinrichtung, die mit einem Ventil (2) oder ähnlichem Regelorgan in der Zuführleitung (3) des Schlammes zum Mischer (4) verbunden ist, wobei die Regeleinrichtung derart ausgebildet ist, daß der Trockengehalt des Gemischs so geregelt wird, daß er deutlich unterhalb von 65% beträgt.

11. Schlammtrocknungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung mit einer Bandwaage oder einem Impulsmengenmeßgerät oder einem Prallblechmengenmeßgerät im Rückführgutmassenstrom verbunden ist.

12. Schlammtrocknungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schlammzufuhrleitung (5) vorgesehen ist, welche Frisch-Schlamm direkt in den Trockner (6) einspeist.

13. Schlammtrocknungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (22) für eine Grobfraktion über einen Brecher (23) mit dem Mischer (4) verbunden ist.

14. Schlammtrocknungsanlage nach Anspruch 9 in Verbindung mit einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung für das gesamte Trockenprodukt direkt mit der Gutabgabestation verbunden ist.

15. Schlammtrocknungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (4) bzw. Granulator mit einer integrierten oder nachgeschalteten Zerkleinerungseinrichtung ausgestattet ist.

16. Schlammtrocknungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammtrocknungsanlage als Klärschlammtrocknungsanlage zum Trocknen von Klärschlamm ausgebildet ist.