DE19635360A1

DE19635360A1 - Verfahren zum Verbrennen von feuchten Massen, insbesondere Klärschlamm

Info

Publication number: DE19635360A1
Application number: DE1996135360
Authority: DE
Inventors: Hong-Gi Kim
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 1998-02-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen und Verbrennen von Schlamm. Schlamm kann mit Wasser aufgeschwemmtes kontaminiertes Erdreich, Klärschlamm aus Kläranlagen oder Schlamm aus Industrieanlagen sein.

Bei vielen technischen Prozessen in der Industrie, der Wasser- und Abwasserbehandlung, der Umwelttechnik u. ä. fallen Schlämme an, die zum Teil erheblich mit umweltbelastenden Substanzen angereichert sind. Besonders die mit Schwermetallen und bestimmten Kohlenwasserstoffverbindungen belastete Schlämme erfordern eine spezielle Behandlung. Neben der Deponierung der belasteten Schlämme ist ihre Verbrennung eine bekannte Methode.

Der hohe Wassergehalt des Schlammes erfordert vor dem Verbrennen eine Vortrocknung oder den Einsatz zusätzliche Brennstoffe. Da mit mechanischen Mitteln nur eine Trocknung auf etwa 70-80% erzielt werden kann, ist eine weitergehende thermische Trocknung üblich. Der Schlamm, der nach der thermischen Trocknung einen Wassergehalt von nun 5-15% hat, wird dann zusammen mit der Trocknungsluft verbrannt. Eine daran anschließende Nachverbrennung mit höheren Temperaturen zerstört giftige Verbindungen. Die dabei entstehende heiße Abluft wird einem Wärmeaustauscher zur Erwärmung der Frischluft zugeführt und anschließend gefiltert. In den DE 35 20 819 und 37 359 06 sind Abwandlungen dieses Verfahrens beschrieben.

In den bekannten Verfahren erfolgt die thermische Trocknung des Schlammes indirekt mittels doppelwandiger Behälter oder direkt durch die heißen Abgase oder die erwärmte Frischluft. Neben dem getrockneten Schlamm entsteht Brüden, der das entzogene Wasser und feine Feststoffteilchen enthält. Der Brüden wird häufig mit verbrannt, was aber energetisch ungünstig ist.

Es wurde daher auch schon vorgeschlagen (DE OS 44 315 64), einen Teil der Brüden in einem Kondensator das Wasser zu entziehen. Das hat den Vorteil, daß das entzogene Wasser den Verbrennungsprozeß nicht mehr belastet.

Die in der Trocknungsluft bzw. den Brüden enthaltenen Stoffe gehen aber überwiegend in den Verbrennungsprozeß ein. Das fördert die Bildung von giftigen Verbindungen, was wiederum höhere Temperaturen über eine längere Haltezeit zu deren Zerstörung erfordert. Es ist eine entsprechend aufwendige Anlagentechnik erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Bildung von giftigen Verbindungen bei der Verbrennung zu mindern und den Energiebedarf für die Verbrennung zu senken.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere spezielle Ausgestaltungen der Verfahrensschritte sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Das Verfahren sieht vor, daß die zu verbrennenden Massen unter Nutzung der Verbrennungsabwärme vorgetrocknet und der Brüden nachbehandelt und anschließend die Trocknungsluft und die Masse verbrannt werden. Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase werden über einen Wärmeaustauscher, wo die Frischluft vorgewärmt wird und einen Staubabscheider geführt. Bei der Vortrocknung wird die vorgewärmte Frischluft im Gegenstrom direkt über die bewegte Masse geführt. Anschließend wird der Brüden soweit abgekühlt, daß die Inhaltsstoffe kondensieren. Die von Feuchtigkeit, Staub und verdampften Inhaltsstoffen befreiten Brüden, d. h. die Trocknungsluft, werden danach wieder erwärmt und der Verbrennung zugeführt. Das Kondensat wird, nachdem die festen Bestandteile abgetrennt und der Verbrennung zugeführt worden sind, geklärt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine möglichst vollständige Abtrennung der giftigen bzw. giftbildenden flüchtigen Bestandteile aus der zu verbrennenden Masse bzw. der Trocknungs/Verbrennungsluft vor der Verbrennung die Belastung der Abgase wesentlich mindert. Die Reduzierung des Wassergehaltes in der Trockenluft bewirkt eine Reduzierung des Energieaufwandes bei der Verbrennung. Durch eine direkte, langsame Trocknung und anschließend vollständige Kondensation der Bestandteile der Trockenluft (Brüden) werden Kohlenwasserstoffverbindungen, Chlor, Schwefel u. a. flüchtige Verbindungen entfernt und somit die Voraussetzung zur Bildung von z. B. Dioxinen, Furanen u. a. minimiert.

Die getrocknete Masse kann in einer ersten Stufe bei niedrigen Temperaturen verbrannt werden. In einer Nachverbrennung erfolgt ein Zerstören der nun noch in geringeren Mengen vorhandenen giftigen Verbindungen, insbesondere der noch vorhandenen Schwermetallverbindungen, bei höheren Temperaturen und kurzen Haltezeiten. Die Belastung der Abgase wird damit erheblich gesenkt.

Nachfolgend soll das Verfahren an einem Beispiel zur Klärschlammverbrennung erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt ein Fließschema des Verfahrens.

Es sind nur die zur Erfindung wesentlichen Schritte dargestellt.

Im Wärmetauscher 1 geben die heißen Abgase die Energie an die zugeführte Frischluft ab. Die erwärmte Frischluft wird im Trockner 2 im Gegenstromverfahren zum Klärschlamm geführt. Dabei wird der mechanisch vorgetrocknete Schlamm auf ein Feuchtigkeitsgehalt von 5-15% getrocknet. Wesentlich für das Verfahren ist ein intensiver Stoffaustausch, so daß alle bis ca. 300 °C flüchtigen Bestandteile von der Luft aufgenommen werden können. Das sind neben Wasserdampf insbesondere Chlor, Schwefel und viele Kohlenwasserstoffverbindungen. Günstig ist eine ständige Umwälzung des Klärschlammes, z. B. durch einen offenen Schneckenförderer und ausreichende Verweilzeiten.

Die gesättigte Trockenluft (Brüden) wird einem Kondensator 3 zugeführt und alle flüchtigen Bestandteile werden kondensiert. Das kann durch Einblasen der Brüden in ein Wasserbad erfolgen. Durch die Abkühlung auf 30-40 °C werden die flüchtigen Bestandteile und feine Feststoffteilchen vom Wasser aufgenommen. Zur Kondensation sind auch andere Vorrichtungen einsetzbar. Die festen Bestandteile werden am Boden abgezogen und dem zu verbrennenden Klärschlamm zugeführt.

Die Wassermenge im Kondensator vergrößert sich durch das den Brüden entzogene Wasser. Die aufgenommenen Schadstoffe werden somit verdünnt und das Überschußwasser einer Kläranlage zugeführt. Dort erfolgt ein Abbau der Schadstoffe auf biologischem Weg, womit die Luftbelastung vermindert wird.

Die den Kondensator 3 verlassende Trockenluft wird in einem Wärmetauscher 4 nochmals vorgewärmt. Die Energie wird durch Kühlwasser aus der ersten Verbrennungsstufe 5 entnommen. Die unbelastete Trockenluft und der getrocknete Klärschlamm werden in einer ersten Verbrennungsstufe verbrannt. Die Verbrennungsluft und ein Teil der Trockenluft wird einer Nachverbrennung 6 zugeführt. Dieser kann, wenn erforderlich auch ein Zusatzbrennstoff und Zusatzluft zugesetzt werden. Wesentlich ist, daß über einen Zeitraum von einigen Sekunden eine Temperatur von über 800°C erreicht wird, damit es zur Zersetzung von umweltschädlichen Verbindungen kommt.

Die heißen Abgase der Nachverbrennung 6 gelangen über den Wärmeaustauscher 1 und einen Abluftfilter in die Atmosphäre. Bei der Abkühlung entstehen wiederum einige giftige Verbindungen, die vom Abluftfilter zurückgehalten werden. Die Menge der umweltschädlichen Verbindungen nach der Verbrennung ist durch das Verfahren wesentlich niedriger, so daß durch die Filter der geringe Restanteil sicher zurückgehalten wird. Der Umfang des belasteten Filtermaterials ist somit ebenfalls gering und senkt die Deponiekosten.

Claims

1. Verfahren zum Verbrennen von feuchten Massen, insbesondere Klärschlamm, bei dem die Masse unter Nutzung der Verbrennungsabwärme vorgetrocknet, der Brüden nachbehandelt, die Trocknungsluft/Brüden und die Masse verbrannt und die Abgase über einen Wärmeaustauscher für Frischluft und Staubabscheider geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

- die vorgewärmte Frischluft im Gegenstrom direkt über die bewegte Masse geführt,
- anschließend soweit abgekühlt wird, daß die Inhaltsstoffe kondensieren,
- danach die Luft wieder erwärmt und der Verbrennung zugeführt wird,
- vom Kondensat die festen Bestandteile abgetrennt und der Verbrennung zugeführt werden,
- und das Kondensat einer Klärung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsluft zur Kondensation durch ein Wasserbad mit Feststoffabscheider geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsluft nach der Kondensation einem Wärmeaustauscher zugeführt wird, der von der ersten Verbrennungsstufe beheizt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der ersten Verbrennungsstufe mit Luftüberschuß und der Trocknungsluft in einer zweiten Stufe verbrannt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat zusammen mit dem Abwasser aus der Vorentwässerung des Schlammes einer Kläranlage zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft der zweiten Verbrennungsstufe über einen mehrteiligen Wärmetauscher im Gegenstrom mit der Frischluft geführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abgekühlte Abluft Filtern und Abscheidern zugeführt und die Asche zur Verbrennung rückgeführt wird.