DE19654093C2 - Process for low-temperature drying of moist material and device for carrying out the process - Google Patents
Process for low-temperature drying of moist material and device for carrying out the processInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Niedertemperaturtrocknen von Feuchtgut, insbesondere von Klärschlamm, mit Trocknungsluft in mindestens einer Trocknungsstufe, wird in Abhängigkeit von der Witterung entweder als Trocknungsluft Umluft durch die Trocknungsstufe geführt, nachfolgend in einer Kühlstufe mittels eines Kältemittelkreislaufs abgekühlt und teilentfeuchtet sowie danach mittels Kompressionswärme des Kältekreislaufs erwärmt und erneut der Trocknungsstufe zugeführt, oder aber - als Trocknungsluft - eine Mischung aus Außenluft und Umluft; nach dem Entfeuchten wird zumindest ein Teil der Trocknungsluft in die Umgebung abgeführt.In a method for low-temperature drying of moist material, in particular sewage sludge, with drying air in at least one drying stage, depending on the weather, circulating air is either passed as drying air through the drying stage, subsequently cooled and partially dehumidified in a cooling stage by means of a refrigerant circuit and then by means of compression heat from the refrigeration circuit warmed up and fed back to the drying stage, or - as drying air - a mixture of outside air and circulating air; after dehumidification, at least part of the drying air is discharged into the environment.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Niedertemperaturtrocknung von Feuchtgut, insbesondere von Klärschlamm, mit Trocknungsluft.The invention relates to a method and an apparatus for low-temperature drying of wet goods, in particular of sewage sludge, with drying air.
Die Niedertemperaturtrocknung arbeitet bei maximalen Trocknungstemperaturen von bevorzugt 40°C, so dass eine Nachbehandlung der Trocknungsbrüden zur Schwermetallab scheidung und/oder Desodorierung nicht erforderlich ist. Es sind zwei unterschiedliche Verfahrensführungen bekannt.The low temperature drying works at maximum Drying temperatures of preferably 40 ° C, so that a Aftertreatment of the drying vapors to heavy metals divorce and / or deodorization is not required. It two different procedures are known.
Bei der sogenannten Kaltlufttrocknung mit Umgebungsluft wird deren Feuchteaufnahmepotential ausgenutzt: das Verfah ren hängt somit stark von den externen Witterungsbedingun gen ab. Bei kalter und/oder nasser Witterung ist eine Zu satzheizung mit elektrischer oder anderer Energie erforder lich, wie z. B. der Einsatz von Erdgas, Heizöl, Biogas od. dgl.In so-called cold air drying with ambient air their moisture absorption potential is exploited: the process Ren depends heavily on the external weather conditions towards. In cold and / or wet weather, a Zu is kit heating with electrical or other energy required Lich, such as B. the use of natural gas, heating oil, biogas od. the like
Bei der sogenannten Umluftrocknung wird die Trocknungsluft in einem Kreislauf geführt. Mit einem Kältekreislauf wird die Abluft aus dem Trockner auf der Verdampferseite des Kältekreislaufs unter Kondensatabscheidung abgekühlt und danach auf der Kondensatorseite des Kältekreislaufs wieder erwärmt. Durch die Abkopplung des Umluftkreislaufs von der Außenluft hat ein Umlufttrockner unabhängig von den Tempe raturen und/oder der Feuchtigkeit der Außenluft einen gro ßen Bedarf an elektrischer Energie.In so-called forced-air drying, the drying air in a cycle. With a refrigeration cycle the exhaust air from the dryer on the evaporator side of the Cooling circuit cooled with condensate separation and then again on the condenser side of the refrigeration cycle warmed up. By decoupling the air circulation from the Outside air has a circulating air dryer regardless of the temperature tatures and / or the humidity of the outside air need for electrical energy.
Die DE 40 13 761 A1 beschreibt ein Verfahren zum Trocknen von Teilchen aus pastösem und/oder brockigem Material, das Feststoffe, Wasser und Zusatzstoffe aufweist, wobei die Teilchen auf eine luftdurchlässige Fördereinrichtung in ei nem schichtförmigen luftdurchlässigen Haufwerk aufgebracht und mittels der Fördereinrichtung durch eine Trockenein richtung durchbewegt werden. Gleichzeitig wird in der Trockeneinrichtung ein Trocknungsgasstrom abwechselnd hin- und hergehend durch die Fördereinrichtung sowie durch die Haufwerkschicht und umgekehrt geleitet, um das Wasser den feuchten Teilchen zu entziehen. Die Haufwerkschicht wird hierbei einem Trocknungsgasstrom bei einer solchen Tempera tur ausgesetzt, dass die Haufwerkschicht höchstens eine Temperatur erreicht, die unter jener liegt, bei der die Zu satzstoffe aus den Teilchen in die Umluft abgegeben werden.DE 40 13 761 A1 describes a method for drying of particles of pasty and / or chunky material, the Solids, water and additives, the Particles on an air permeable conveyor in egg nem layered air-permeable pile applied and by means of the conveyor through a dryer direction to be moved. At the same time, in the Drying device alternately a drying gas stream and going through the conveyor and through the Pile layer and vice versa directed to the water to remove moist particles. The pile layer will a drying gas flow at such a tempera exposed to the fact that the pile layer at most one Temperature reached, which is below that at which the Zu Substitutes are released from the particles into the ambient air.
In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfin der das Ziel gesetzt, ein Verfahren zur Niedertemperatur zu schaffen, bei dem unter Berücksichtigung der externen Wit terung, jedoch unabhängig von ihr, das Feuchtgut mit mög lichst geringem Energieaufwand getrocknet wird.The Erfin has knowledge of this state of the art who set the goal of a low temperature process too create, taking into account the external Wit However, irrespective of it, the moist material with very little energy is dried.
Erfindungsgemäß wird dies bei dem eingangs genannten Ver fahren zur Niedertemperaturtrocknung in mindestens einer Trocknungsstufe erreicht, bei dem in Abhängigkeit von der Witterung - insbesondere von Temperatur und/oder Nässe, als Trocknungsluft ggfs. erwärmte Außenluft durch die Trocknungsstufe geführt und in die Umgebung abgeführt oder - als Trocknungsluft Umluft durch die Trocknungsstufe ge führt wird, anschließend in einer Kühlstufe mittels eines Kältemittelkreislaufs abgekühlt und teilentfeuchtet sowie danach mittels Kompressionswärme des Kältekreislaufs er wärmt und erneut der Trocknungsstufe zugeführt wird, oder als Trocknungsluft eine Mischung aus Außenluft und Umluft der Trocknungsstufe zugeführt wird, wobei nach dem Ent feuchten zumindest ein Teil der Trocknungsluft in die Umge bung abgeführt wird.According to the invention, this is the case with the aforementioned Ver drive to low temperature drying in at least one Drying level reached, depending on the Weather - especially temperature and / or wetness, as drying air, possibly heated outside air through the Drying stage led and discharged into the environment or - As drying air, circulating air through the drying stage is then carried out in a cooling stage by means of a Refrigerant circuit cooled and partially dehumidified as well then he uses compression heat from the refrigeration cycle warms and is returned to the drying stage, or as a drying air a mixture of outside air and circulating air the drying stage is supplied, after Ent dampen at least part of the drying air into the surrounding area exercise is dissipated.
Diese erfindungsgemäße Verfahrensführung macht in überra schender Weise von den Vorteilen beider bekannter Verfahren Gebrauch und schafft ein wirtschaftliches und in seinen Verfahrensschritten einfaches Niedertemperaturtrocknungs verfahren (Hybridverfahren).This procedure according to the invention makes in a surprising way deriving from the advantages of both known methods Use and create an economic and in its Simple low-temperature drying process steps process (hybrid process).
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Kompres sion des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf mit Hilfe von in einem Blockheizkraftwerk erzeugter elektrischer Energie durchgeführt.According to a further feature of the invention, the compress sion of the refrigerant in the refrigerant circuit with the help of electrical generated in a combined heat and power plant Energy performed.
In dem Blockheizkraftwerk erzeugte elektrische Energie kann in bevorzugter Weise auch zur Förderung der Trocknungsluft und/oder zur Vorentwässerung des zu trocknenden Feuchtguts - und/oder zum Betrieb anderer Aggregate - eingesetzt werden.Electrical energy generated in the combined heat and power plant preferably also to promote the drying air and / or for the pre-dewatering of the moist material to be dried - and / or for the operation of other units - used become.
Zudem ist es zweckmäßig, die Abwärme des Blockheizkraft werks zumindest teilweise zur Vorwärmung der Trocknungsluft einzusetzen.It is also advisable to use the waste heat from the block heating power at least partially for preheating the drying air to use.
Eine besonders günstige Verfahrensführung wird erreicht, wenn mindestens zwei luftseitig hintereinander geschaltete Trocknungsstufen eingesetzt werden und Abwärme des Block heizwerks zwischen den beiden Trocknungsstufen auf die Trocknungsluft übertragen wird.A particularly favorable procedure is achieved if at least two air ducts are connected in series Drying levels are used and waste heat from the block between the two drying stages Drying air is transferred.
Fällt bei Mischung von Umluft und Außenluft Feuchtigkeit aus, ist es zweckmäßig, die Mischung einer Tröpfchenab scheidung zu unterziehen.Moisture falls when the ambient air and outside air are mixed from, it is convenient to dispense the mixture from a droplet to undergo divorce.
Hinsichtlich der Kühlung der aus der Trocknungsstufe aus tretenden Luft ist es möglich, zwischen dem Verdampfer des Kältemittelkreislaufs und der Kühlstufe einen Wasserkreis lauf einzusetzen, insbesondere einen Sprühdüsenwasserkreis lauf.With regard to the cooling from the drying stage leaking air it is possible between the evaporator of the Refrigerant circuit and the cooling stage a water circuit use barrel, especially a spray nozzle water circuit run.
Im Rahmen der Erfindung liegt eine Vorrichtung zur Durch führung des erfindungsgemäßen Niedertemperaturtrocknungs verfahrens mit einem Luftkreislauf, der zumindest ein Ge bläse, einen ersten Wärmetauscher für die Erwärmung von Luft, einen dem ersten Wärmetauscher nachgeschalteten Trockner und einem dem Trockner nachgeschalteten zweiten Wärmetauscher für die Kühlung und Entfeuchtung der aus dem Trockner austretenden Luft enthält sowie mit einer Kältema schine für die Zufuhr von Wärme zu dem ersten Wärmetauscher und die Abfuhr von Wärme von dem zweiten Wärmetauscher aus gestattet ist; der Luftkreislauf vor dem ersten Wärmetau scher ist mit Außenluft, aus dem zweiten Wärmetauscher aus tretender Umluft und/oder einem Gemisch aus Außenluft und Umluft beaufschlagbar, und aus dem Luftkreislauf nach dem zweiten Wärmetauscher ist Luft abziehbar.In the context of the invention is a device for through leadership of the low-temperature drying according to the invention procedure with an air circuit that has at least one Ge blower, a first heat exchanger for heating Air, a downstream of the first heat exchanger Dryer and a second downstream of the dryer Heat exchanger for cooling and dehumidifying the from the Comes with dryer emerging air as well as with a refrigeration scheme machine for supplying heat to the first heat exchanger and the removal of heat from the second heat exchanger is permitted; the air cycle before the first heat build-up shear is with outside air, from the second heat exchanger recirculating air and / or a mixture of outside air and Recirculated air acted upon, and from the air circuit after second heat exchanger, air is removable.
Vorzugsweise ist die Zufuhrstelle von Außenluft - in Strö mungrichtung des Luftkreislaufs gesehen - ein Tröpfenab scheider nachgeschaltet, um bei Mischung evtl. ausfallende Tröpfchen abscheiden zu können. Zudem wird erfindungsgemäß vorgesehen, der Vorrichtung ein Blockheizkraftwerk zuzuord nen, dessen Generator zumindest mit dem Kompressor der Käl temaschine verbunden ist. Bei Zuordnung eines solchen Blockheizwerkes ist es sinnvoll, Abwärme aus dessen Kühlsy stem über einen Wärmetauscher auf den Luftkreislauf zu übertragen.The supply point of outside air is preferably in flow Direction of the air cycle seen - a trickle down downstream of the separator in order to avoid possible failures when mixed To be able to separate droplets. In addition, the invention provided to assign a combined heat and power plant to the device NEN, whose generator at least with the compressor of the cold machine is connected. When assigning one Block heating plant, it makes sense to waste heat from its cooling system stem via a heat exchanger to the air circuit transfer.
Zweckmäßigerweise sind zwei Trockner vorgesehen und ist der Wärmetauscher für die Einkopplung von Abwärme zwischen den beiden Trockner angeordnet.Two dryers are expediently provided and is the Heat exchanger for the coupling of waste heat between the arranged two dryers.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand ei ner Figur näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zu dessen Durchführung zeigt.The method according to the invention is described below using ei ner figure explained in more detail, which is an embodiment shows a device for its implementation.
Dünnschlamm A einer nicht gezeigten Kläranlage wird einem Vorentwässerungsaggregat 10 zugeleitet und in diesem vor entwässert. Das vorentwässerte Gut B wird einem ersten Trockner 12 aufgegeben, von dort als vorgetrocknetes Gut C auf einen zweiten Trockner 12 a geführt und aus diesem als Trockengut D abgezogen.Thin sludge A of a sewage treatment plant, not shown, is fed to a pre-dewatering unit 10 and dewatered in it. The pre-dewatered material B is fed into a first dryer 12 , from there it is guided as a pre-dried material C to a second dryer 12 a and drawn off from it as dry material D.
Der Trocknungsvorrichtung ist ein von einem Brennstoffbe hälter 14 her mit Brennstoff versorgtes Blockheizkraftwerk 16 zugeordnet. Zur Einkopplung von Abwärme aus dem Block heizkraftwerk 16 ist luftseitig zwischen den beiden Trock nern 12 und 12 a ein Wärmetauscher 18 eingeschaltet, der über einen Wärmemittelkreislauf an das Heizkraftwerk ange schlossen ist. Bei zweistufiger Auslegung der Trocknung kann durch die Zwischenerwärmung der Trocknungsluft mittels des Wärmetauschers 18 sichergestellt werden, dass die maxi male Trocknungstemperatur nicht wesentlich überschritten wird. Zur Vermeidung von Verschmutzungen kann der Wärmetau scher 18 luftseitig auch vor dem Trockner 12 a angeordnet werden, es ist auch möglich, das vorentwässerte Gut B zu nächst dem zweiten Trockner 12 a und danach dem ersten Trockner 12 aufzugeben.The drying device is assigned a container 14 supplied with fuel from a cogeneration unit 16 . To couple waste heat from the block thermal power station 16 , a heat exchanger 18 is switched on the air side between the two dryers 12 and 12 a , which is connected to the thermal power station via a heat medium circuit. In a two-stage design of the drying can be ensured by the intermediate heating of the drying air by means of the heat exchanger 18 that the maximum drying temperature is not significantly exceeded. To avoid contamination, the heat exchanger 18 can also be arranged on the air side in front of the dryer 12 a , it is also possible to give up the pre-dewatered material B next to the second dryer 12 a and then the first dryer 12 .
Dem ersten Trockner 12 ist luftseitig eine Kühlstufe 20 in Form eines Sprühdüsenluftwäschers - wie dargestellt - oder eines Feuchtluftkühlers oder einer Kombination von beiden nachgeschaltet. Zur Kühlung der Kühlstufe 20 ist dieser eine Kältemaschine 22 zugeordnet, welche die in der Zeichnung in einem punktierten Rechteck dargestellten Kom ponenten umfasst. Der Sprühflüssigkeitskreislauf des Sprüh düsenluftwäschers wird über einem Verdampfer 24 der Kälte maschine 22 zugeführt und dort abgekühlt. Das in dem Ver dampfer 24 verdampfte Kältemittel der Kältemaschine 22 wird in einem elektrisch angetriebenen Kompressor 26 komprimiert und in einem nachgeschalteten Kondensator 28 unter Wärmeab gabe an die Trocknungsluft kondensiert. Über eine Drossel 30 wird das Kältemittel im Kreislauf wieder dem Verdampfer 24 zugeleitet.Downstream of the first dryer 12 is a cooling stage 20 in the form of a spray nozzle air washer - as shown - or a moist air cooler or a combination of both. To cool the cooling stage 20 , a chiller 22 is assigned to it, which comprises the components shown in a dotted rectangle in the drawing. The spray liquid circuit of the spray nozzle air washer is fed to the refrigeration machine 22 via an evaporator 24 and cooled there. The evaporated in the United evaporator 24 of the refrigerating machine 22 is compressed in an electrically driven compressor 26 and condensed in a downstream condenser 28 with heat output to the drying air. The refrigerant is returned to the evaporator 24 via a throttle 30 .
Dem Kondensator/Wärmetauscher 28 sind in der aus der Zeich nung ersichtlichen Weise ein Tröpfenabscheider 32 und ein Gebläse 34 vorgeschaltet. Das Vorentwässerungsaggregat 10, der Kompressor 26 und das Gebläse 34 werden vom Blockheiz kraftwerk 16 her mit elektrischer Energie versorgt wie dies in der Zeichnung durch die gestrichelten Linien 36, 36 a dargestellt ist.The condenser / heat exchanger 28 are connected upstream of a droplet separator 32 and a blower 34 in the manner shown in the drawing. The pre-dewatering unit 10 , the compressor 26 and the blower 34 are supplied from the combined heat and power plant 16 ago with electrical energy as shown in the drawing by the dashed lines 36 , 36 a .
Bei Betrieb der Vorrichtung wird je nach Außenwitterung der zugeführten Außenluft E ein Teil K1 der aus der Kühlstufe 20 austretenden Luft K zugemischt, während deren anderer Teil K2 an die Atmosphäre abgegeben wird. Das Gemisch aus Außenluft E und Umluft K1 kann in Abhängigkeit von der Au ßenwitterung im Nebelgebiet liegen, so dass ein Teil des Wasserdampfs auskondensiert. Das Kondensat wird in dem Tröpfchenabscheider 32 abgeschieden, dessen Austrag mit 33 bezeichnet ist. Die dem Gebläse 34 zugeführte Luft F ist gesättigt, die dem Kondensator/Wärmetauscher 28 zugeführte Luft G wird durch direkten Wärmtausch mit dem Kältemittel oder ggf. über einen zwischengeschalteten Wärmeträgerkreis lauf erwärmt. Die erwärmte Luft G1 wird zunächst auf den zweiten Trockner 12 a geleitet, anschließend als feuchtere und abgekühlte Luft G2 in dem Wärmetauscher 18 wieder er wärmt und danach als Trocknungsluft H dem ersten Trockner 12 zugeführt. Die nach dem Trockner 12 a mit Feuchtigkeit gesättigte Luft N wird auf die Kühlstufe 20 geführt und dort gekühlt. Dabei wird ein Teil des beim Trocknen aufge nommenen Wassers zusammen mit Staub und wasserlöslichen Verunreinigungen abgeschieden, durch eine Leitung 40 abge zogen und ggf. einer Kläranlage zugeführt. Die gereinigte und abgekühlte Luft K wird, wie bereits vorstehend be schrieben, verteilt. During operation of the device, depending on the outside weather of the supplied outside air E, a part K 1 of the air K exiting from the cooling stage 20 is admixed, while the other part K 2 is released into the atmosphere. The mixture of outside air E and recirculating air K 1 may lie in the fog region depending on the outside weather, so that part of the water vapor condenses. The condensate is separated in the droplet separator 32 , the discharge of which is designated 33 . The air F supplied to the blower 34 is saturated, the air G supplied to the condenser / heat exchanger 28 is heated by direct heat exchange with the refrigerant or possibly via an intermediate heat transfer circuit. The heated air G 1 is first passed to the second dryer 12 a , then warms it again as humid and cooled air G 2 in the heat exchanger 18 and then supplied as drying air H to the first dryer 12 . The downstream of the dryer 12 a saturated moisturized air N is fed to the cooling stage 20 and cooled there. Part of the water taken up during drying is separated off together with dust and water-soluble impurities, drawn off through a line 40 and possibly fed to a sewage treatment plant. The cleaned and cooled air K is, as already described above, distributed.
Das Gas Q des Blockheizwerks 16 kann zur Ausnutzung der Restwärme und zur Abgasreinigung ebenfalls der Kühlstufe 20 aufgegeben werden, ggf. nach Vermischung mit der Luft N aus dem ersten Trockner 12.The gas Q of the block heating unit 16 can also be supplied to the cooling stage 20 in order to utilize the residual heat and for exhaust gas purification, if necessary after mixing with the air N from the first dryer 12 .
Bei den meistens vorherrschenden Witterungsbedingungen wird die Vorrichtung je nach Außenluftzustand ohne oder mit teilweiser Rückführung von Abluft betrieben, so dass gegen über einem reinen Umluftbetrieb in erheblichem Maße elek trische Energie eingespart wird. Bei Zuordnung eines Block heizkraftwerks werden besonders kostengünstige elektrische Energie, sowie anfallende Abwärme eingesetzt, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Niedertemperaturtrocknungsverfahrens noch weiter verbessert wird.In most of the prevailing weather conditions the device depending on the outside air condition with or without partial recirculation of exhaust air operated so that against over a pure recirculation mode to a considerable extent trical energy is saved. When assigning a block CHP plants are particularly inexpensive electrical Energy, as well as waste heat used, which the Economy of the low temperature drying process is further improved.
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