DE19729585C1 - Vorrichtung zur thermischen Entsorgung von Klärschlamm - Google Patents
Vorrichtung zur thermischen Entsorgung von KlärschlammInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Klärschlamm aus biologischen Reinigungsanlagen weist einen Was
sergehalt von 90 - 95% auf und läßt sich in mechanischen Ein
dickern, Filtern oder Zentrifugen eindicken. Er kann in Trocken
beeten natürlich, in Trocknern künstlich getrocknet oder einer
Schlammkompostierung oder Schlammverbrennung zugeführt werden.
Am häufigsten wird er jedoch in offenen oder geschlossenen Faul
räumen verfault, wobei durch Gärung Methan entsteht, das in das
öffentliche Gasnetz eingeleitet werden kann. Ausgefaulter
Schlamm läßt sich als Dünger verwenden, vgl. Meyers Lexikon der
Technik und der exakten Naturwissenschaften, Band 2, S. 1474,
1970.
Diese vor über 25 Jahren noch gängigen Methoden zur Entsorgung
von Klärschlamm sind heute nicht mehr anwendbar. Heutige Um
weltschutzverordnungen verlangen eine umweltfreundliche Entsor
gung des Klärschlamms.
Vor allem auf Grund von umweltschädlichen Bestandteilen wie
Schwermetallen und Giftstoffen in dem Klärschlamm ist die früher
gebräuchliche Verwertung des Klärschlamms als Dünger in der
Landwirtschaft nicht mehr möglich. Eine Deponierung des
Klärschlamms ist aus denselben Gründen sowie aus Mangel an Depo
nieraum ebenfalls nicht mehr praktikabel. Da Klärschlamm in der
Landwirtschaft nur begrenzt einsetzbar ist und auch die Deponie
rung aufgrund des knappen Deponieraums immer schwieriger wird,
finden im Anschluß an die Entwässerung mehr und mehr die Trock
nung bis zum Granulat oder die Verbrennung als abschließendes
Verfahren der Klärschlammaufbereitung statt, vgl. Römpp Che
mielexikon, Band 3, S. 2249, 1990.
Aber auch die Entsorgung von Klärschlamm durch Verbrennen in ei
ner Müllverbrennungsanlage ist heute kein gangbarer Weg mehr.
Ferner wird auch eine Kompostierung von Klärschlamm heute abge
lehnt, da bei der Kompostierung von Klärschlamm mit Hilfe von
Sägespänen oder Stroh anfallende Giftstoffe nicht beseitigt,
sondern eher aufkonzentriert werden.
Klärschlamm könnte zwar mit Rücksicht auf die heutigen Um
weltschutzverordnungen verbrannt werden, wenn er nicht mit
schädlichen Giftstoffen oder Schwermetallen belastet wäre, sol
che Klärschlämme sind jedoch heute eher die Seltenheit. Trotz
aufwendigen und teuren Abgasreinigungsanlagen verbleiben im Ab
gas und in den Rückständen der Verbrennung viele umwelt
schädliche Reststoffe. In einer Müllverbrennungsanlage muß der
Klärschlamm außerdem unter hohem Energieeinsatz vorgetrocknet
bzw. entfeuchtet werden, bis die Restfeuchtigkeit des
Klärschlamms unter 5% liegt. Nur bei einer entsprechend tiefen
Restfeuchtigkeit brennt nämlich der Klärschlamm mit einem aus
reichenden Heizwert.
Nachdem keiner der vorgenannten Wege noch gangbar ist, greift
man heute bei der Entsorgung von Klärschlamm auf die Pyrolyse
zurück. Bei der Pyrolyse soll die Umweltbelastung geringer sein
als bei der Verbrennung, vgl. Römpp Chemielexikon, Band 5,
S. 3705, 1992. Unter Pyrolyse versteht man die thermische Zerset
zung von zusammengesetzten Stoffen. Es handelt sich um ein Ver
fahren, das bei der Verarbeitung von Koks und Steinkohlenteer
entwickelt worden ist (sogenannte Mittel- und Hochtemperaturver
kokung), vgl. Römpp Chemielexikon, Band 5, S. 4079, 1992.
Ein Verfahren, bei dem der Klärschlamm pyrolysiert wird, zeich
net sich dadurch aus, daß im Gegensatz zur konventionellen Ver
brennung von Klärschlamm die umweltschädlichen Giftstoffe besser
entsorgt werden können. Zudem ist es bei der Entsorgung von
Klärschlamm durch ein Pyrolyseverfahren auch möglich,
Klärschlamm in ungetrocknetem Zustand direkt zu pyrolysieren. Im
Unterschied zum Verbrennen des Klärschlamms kann hierbei also
auf ein energieaufwendiges Trocknen verzichtet werden.
Die DE 37 41 110 A1 zeigt eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Diese bekannte Vorrichtung dient zum Ver
arbeiten von biologischem Schlamm aus industriellen Reinigungs
werken. Der Schlamm wird in einem indirekt geheizten Drehofen
pyrolysiert, um einen festen Kohlenstoff-Rückstand zu erhalten,
der entweder verbrannt oder in Aktivkohle umgewandelt werden
kann. Das Heizen erfolgt dadurch, daß die Pyrolysegase aus dem
isoliert und frei von Sauerstoff gehaltenen Ofen abgezogen und
außerhalb des Ofens verbrannt werden, möglicherweise mit Hilfe
zusätzlichen Brennstoffs, und daß die Verbrennungsgase über die
Außenseite einer gerippten Wärmeaustauschfläche auf dem Ofen ge
leitet werden. Aus Umweltschutzgründen und aus energetischen
Gründen nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung, daß das
aus dem Ofen abgezogene Pyrolysegas außerhalb des Ofens ver
brannt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs ge
nannten Art umweltfreundlicher und insbesondere so zu gestalten,
daß ein besserer energetischer Wirkungsgrad erzielt wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1
angegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht einen praktisch völ
lig geschlossenen und unter Luftabschluß ablaufenden Kreisprozeß
bei der Klärschlammentsorgung. Der Klärschlamm wird dabei in der
schneckenhausförmigen Reaktionskammer gleichzeitig getrocknet
und thermisch zersetzt und in einen gasförmigen Zustand über
führt. Die Abgase treiben eine Entspannungsturbine an, werden
anschließend durch einen Wärmetauscher geleitet und gelangen
schlußendlich zurück in die Reaktionskammer.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet durch Einstellen der Ab
gastemperatur der Gasturbine überdies die Möglichkeit, den
Klärschlamm entweder zu verschwelen oder zu pyrolysieren. Bei
der Verschwelung wird der Klärschlamm unter Luftabschluß ge
trocknet, auf eine Temperatur von 450 bis 600°C und auf einen
hohen Druck gebracht, bis er gasförmig wird. Das bietet den Vor
teil, daß der Klärschlamm unter relativ niedrigen Temperaturen
entsorgt werden kann. Allerdings sollte im Falle der Verschwe
lung der Klärschlamm nicht mit umweltschädlichen Giftstoffen
kontaminiert sein.
Für den Fall, daß der Klärschlamm mit umweltschädlichen Gift
stoffen kontaminiert ist, sollte der Klärschlamm bei höherer
Temperatur als bei der Verschwelung, was ebenfalls über die Ab
gastemperatur der Gasturbine einstellbar ist, pyrolysiert wer
den. Bei der Pyrolyse wird der Klärschlamm wie bei der Verschwe
lung zunächst getrocknet und unter hohem Druck bei einer ent
sprechenden Temperatur pyrolysiert, bis er schließlich gasförmig
ist. Die Temperatur ist hierbei höher als die Temperatur beim
Verschwelen. Das Pyrolysieren hat aber den großen Vorteil, daß
auch kontaminierte Klärschlämme entsorgt werden können.
Bei der Pyrolyse kann die Temperatur des Abgases der Gasturbine
und somit die Temperatur der Reaktionskammer auf einen Wert von
bis zu 1400°C eingestellt werden. Die Gasturbine erzeugt zudem
einen hohen Druck, der zur Verschwelung oder Pyrolyse des
Klärschlamms notwendig ist. Preiswert lassen sich als Gasturbi
nen ausgemusterte Gasturbinentriebwerke von Flugzeugen einset
zen, die für Flugzeuge zwar nicht mehr zugelassen sind, aber
noch eine lange Lebensdauer als stationäre Gasturbine haben kön
nen.
Das Abgas aus der Reaktionskammer expandiert in der Entspan
nungsturbine, die über eine Antriebswelle einen elektrischen Ge
nerator antreibt. Diese vorteilhafte Anordnung der Entspannungs
turbine regeneriert einen Teil der durch die Gasturbine benötig
ten Energie, die als elektrische Energie zurückgewonnen wird.
In dem Wärmetauscher wird das Gas, das Feuchtigkeit in Form von
Wasserdampf enthält, bis unterhalb des Dampfpunktes abgekühlt
und wird die Feuchtigkeit auskondensiert. Das Kondensat, das
Schadstoffe wie Nitride od. dgl. enthält, wird gereinigt.
Die Gase, die aus dem Wärmetauscher zurück in die Reaktionskam
mer geführt oder in die Atmosphäre entlassen werden, bestehen
aus CO2 und H2O-Dampf. Werden diese Gase in die Atmosphäre abge
lassen, so müssen sie zuvor gefiltert werden. Die durch den Wär
metauscher gewonnene Energie kann z. B. für Fernheizzwecke ver
wendet werden und trägt zu einer vorteilhaften Energiebilanz des
Gesamtsystems bei.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung nach der Erfindung
bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
Eine Keramikauskleidung der Reaktionskammer bietet einen Schutz
gegen aggressive Gase, die beim Verschwelen oder Pyrolysieren
entstehen können.
Die Reaktionskammer ist an der Innenseite wenigstens in einem an
die Eingangsseite anschließenden Bereich mit fingerartigen Fort
sätzen versehen. Einerseits dienen die Fortsätze dazu,
Turbulenzen in dem Abgasstrom zu erzeugen und somit für eine
konstantere Temperaturverteilung in diesem Bereich zu sorgen.
Andererseits soll der Klärschlamm im Verlauf des
Trocknungsvorgangs, bei dem er mit zunehmender Trocknung leich
ter wird, nicht einfach mit Hilfe des Abgases durch die Reakti
onskammer geblasen werden, sondern vielmehr zwischen den
fingerartigen Fortsätzen an der Innenwand der Reaktionskammer
haften. Durch die fingerartigen Fortsätze, die als Schikanen
wirken, verlängert sich somit die Verweilzeit des Klärschlamms
in der Reaktionskammer, so daß der Klärschlamm in vorteilhafter
Weise gleichmäßig pyrolysiert oder verschwelt wird.
Die Höhe der fingerartigen Fortsätze nimmt von der Eingangsseite
zur Ausgangsseite der Reaktionskammer kontinuierlich ab, ent
sprechend der zunehmenden Trocknung des Klärschlamms in diesem
Bereich.
Wenn die Reaktionskammer auf ihrer Eingangsseite einen Einlaß
hat, durch den Quarzsand oder Glasbruch in die Reaktionskammer
eingebracht werden kann, bietet das den Vorteil, daß schädliche
Substanzen, die bei der Pyrolyse zurückbleiben, verglast werden
können. Bei der Pyrolyse ist die Abgastemperatur der Gasturbine
nämlich so hoch, daß Quarzsand oder Glasbruch schmilzt. Bei
stark schwermetallhaltigem Klärschlamm besteht die zusätzliche
Möglichkeit, den Quarzsand oder Glasbruch direkt über die Zu
fuhreinrichtung für den Klärschlamm miteinzuführen. Die vergla
sten Reaktionsrückstände können dann umweltfreundlich entsorgt
werden.
Wenn die Entnahme der festen Reaktionsrückstände diskontinuier
lich erfolgen soll, so ist die Auslaßeinrichtung mit einer be
darfsweise zu öffnenden Tür versehen. Die Entnahme der festen
Reaktionsrückstände erfolgt dann manuell.
Wenn die Auslaßeinrichtung ein kontinuierlich arbeitendes, an
der Ausgangsseite der Reaktionskammer angeschlossenes Fördermit
tel aufweist, bietet das den Vorteil, daß die Entnahme der fe
sten Reaktionsrückstände kontinuierlich erfolgen kann. Die Ent
nahme der festen Reaktionsrückstände durch das Fördermittel an
der Auslaßeinrichtung der Reaktionskammer erfolgt über eine
luftdichte Schleuse, so daß kein Sauerstoff in die Reaktionskam
mer gelangen kann.
Die Zufuhreinrichtung für den Klärschlamm kann ein an die Ein
gangsseite der Reaktionskammer angeschlossenes weiteres Förder
mittel zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Zufuhr des
Klärschlamms aufweisen, was den Vorteil bietet, daß der
Klärschlamm bedarfsweise kontinuierlich oder diskontinuierlich
eingebracht werden kann. Die Zufuhr des Klärschlammes durch die
ses Fördermittel erfolgt über eine weitere luftdichte Schleuse,
um den Eintritt von Sauerstoff in die Reaktionskammer zu verhin
dern.
Das Kondensat, das in dem Wärmetauscher in Form von Wasser ge
wonnen und anschließend von Schadstoffen gereinigt wird, kann
durch eine Einrichtung von dem Wärmetauscher in die Reaktions
kammer zurückgeleitet werden, wodurch sich der Wasserverbrauch
der Vorrichtung nach der Erfindung vorteilhaft minimiert.
Wenn die schneckenhausförmige Reaktionskammer im Querschnitt die
Form einer Spirale hat, deren Steigung von der Eingangsseite zur
Ausgangsseite der Reaktionskammer sowohl radial als auch axial
zunimmt, dann erfährt das bei dem thermischen Prozeß entstehende
Abgas eine Beschleunigung nicht nur zur Ausgangsseite der Reak
tionskammer hin, sondern auch axial in Richtung zu dem Abgaska
nal der Vorrichtung, was die Prozeßbedingungen auf einfache
Weise verbessert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar
gestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Vorrichtung nach der Er
findung mit teilweise aufgebrochen dargestellter
Reaktionskammer und einem im Schnitt dargestellten
Wärmetauscher, wobei zusätzliche Möglichkeiten zur
Zufuhr von Klärschlamm und zur Entnahme von festen
Reaktionsrückständen gestrichelt dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer Vorrichtung zur
thermischen Entsorgung von Klärschlamm. Eine Reaktionskammer 12
der Vorrichtung ist schneckenhausförmig ausgebildet. Mit dem
Begriff "schneckenhausförmig" ist hier die Form eines Gehäuses
gemeint, das wie eine Spirale mehrmals gewunden, in einer Spitze
ausläuft, vgl. Duden, das große Wörterbuch der deutschen
Sprache, Band 5, S. 2298, 1980. Die Schneckenhausform der Reak
tionskammer 12 ist so ausgebildet, daß die Spirale von einem
kleinen Durchmesser an ihrer Eingangsseite 13 aus zu einem
großen Durchmesser an ihrer Ausgangsseite 15 hin eine zunehmende
axiale und eine zunehmende radiale Steigung aufweist. Die
Spirale ist sozusagen zusätzlich als Wendel ausgebildet.
Die Reaktionskammer 12 hat auf ihrer Eingangsseite 13 eine
Zufuhreinrichtung 28, durch die der Klärschlamm in die
Reaktionskammer 12 nach Bedarf kontinuierlich oder
diskontinuierlich eingebracht wird. Zudem ist die
Reaktionskammer 12 auf ihrer Eingangsseite 13 mit einer
Abgasdüse 11 einer Gasturbine 10 verbunden, um heiße, unter
Druck stehende Turbinenabgase für die Reaktion zu empfangen.
Durch Einstellen der Leistung und der Luftzufuhr der Gasturbine
10 ist die Abgastemperatur an der Abgasdüse 11 entsprechend den
Temperaturen, die zur Verschwelung oder Pyrolyse benötigt
werden, zwischen einem niedrigen Wert von 450 bis 600°C bzw.
einem hohen Wert von bis zu 1400°C einstellbar.
Das Abgas aus der Gasturbine 10 strömt in der Reaktionskammer 12
von deren Eingangsseite 13 spiral- und wendelförmig zu deren
Ausgangsseite 15. An der Ausgangsseite 15 mündet die Reaktions
kammer 12 in einen Abgaskanal 14. Die Reaktionskammer 12 besteht
aus Stahl und ist an ihrer Innenseite mit einer Keramikausklei
dung 34 zum Schutz vor aggressiven Gasen versehen. Die Kera
mikauskleidung 34 hat innen ab einem an die Eingangsseite 13 an
schließenden Bereich fingerartige Fortsätze 38, an denen entlang
das Abgas zusammen mit dem Klärschlamm strömt. Die fingerartigen
Fortsätze 38 nehmen von der Eingangsseite 13 zur Ausgangsseite
15 der Reaktionskammer 12 in der Höhe kontinuierlich ab. Die Re
aktionskammer 12 ist auf ihrer Eingangsseite 13 zusätzlich mit
einer Einsprühvorrichtung 26 versehen. Über diese Einsprüh
vorrichtung 26 läßt sich Wasser in die Reaktionskammer 12 ein
sprühen, um Wasserdampf zu erzeugen und um die Masse an
gasförmigen Stoffen zu vergrößern. Zusätzlich läßt sich durch
das gesprühte Wasser die Temperatur des Klärschlamms reduzieren,
um somit zu verhindern, daß er zu glimmen beginnt. Die Reakti
onskammer 12 hat ein durch einen Deckel 24 verschlossenes Mann
loch, durch den die Reaktionskammer im Bedarfsfall gereinigt
werden kann.
Die Reaktionskammer 12 hat einen Einlaß 9, durch den Quarzsand
oder Glasbruch od. dgl. eingebracht werden kann. Verglaste feste
Reaktionsrückstände können über eine Tür 31 einer Auslaßeinrich
tung 30 diskontinuierlich manuell entnommen werden.
An der Auslaßeinrichtung 30 können ein Fördermittel 41 und eine
luftdichte Schleuse 40 angebracht sein, die in Fig. 1 gestri
chelt dargestellt sind. Zusätzlich zu der diskontinuierlichen
Entnahme der festen Reaktionsrückstände bietet dieses För
dermittel 41 an der Auslaßeinrichtung 30 die Möglichkeit, die
verglasten festen Reaktionsrückstände kontinuierlich der Re
aktionskammer 12 entnehmen zu können. Die Schleuse 40 verhin
dert, daß Luft in die Reaktionskammer 12 eintreten kann.
In einer besonderen Ausführungsform kann die Zufuhreinrichtung
28 ein in Fig. 1 gestrichelt dargestelltes weiteres Fördermittel
43 aufweisen. Der Klärschlamm kann dann über eine ebenfalls ge
strichelt dargestellte Schleuse 42 über die Zufuhreinrichtung 28
in die Reaktionskammer 12 eingebracht werden. Durch das weitere
Fördermittel 43, das bedarfsweise kontinuierlich oder diskonti
nuierlich arbeitet, kann der Klärschlamm somit kontinuierlich
oder diskontinuierlich der Reaktionskammer 12 zugeführt werden.
Die Schleuse 42 verhindert, daß während der Zufuhr des
Klärschlamms Luft in die Reaktionskammer 12 eintreten kann. Bei
den Fördermitteln 41 und 43 kann es sich um Schneckenförderer
handeln, wie in Fig. 1 angedeutet.
Für den Fall, daß besonders schwermetallhaltiger Klärschlamm
entsorgt werden soll, ist an der Zufuhreinrichtung 28 des
Klärschlamms ein weiterer Einlaß 29 für Quarzsand oder Glasbruch
vorgesehen. Quarzsand oder Glasbruch wird dann dem Klärschlamm
unmittelbar bei der Zufuhr in die Reaktionskammer 12 beige
mischt.
Der Abgaskanal 14 führt von der Ausgangsseite 15 der Reaktions
kammer 12 zu der Eingangsseite einer Entspannungsturbine 16. Die
Entspannungsturbine 16 kann eine herkömmliche Dampfturbine sein.
Die Entspannungsturbine 16 dient zum Antreiben eines elektri
schen Generators 18 über eine nicht dargestellte Antriebswelle.
Ein Niederdruckgasauslaß der Entspannungsturbine 16 ist mit ei
nem Wärmetauscher 20 verbunden. Das Pyrolysegas, das in der Ent
spannungsturbine 16 Arbeit verrichtet hat, aber noch heiß ist,
durchströmt die Primärseite des Wärmetauschers 20 (Pfeile A) und
gelangt anschließend (Pfeil B) über eine Leitung 22 zurück in
die Eingangsseite 13 der Reaktionskammer 12. Parallel dazu ge
langt in dem Wärmetauscher 20 anfallendes Kondensat über eine
Leitung 23 ebenfalls in die Eingangsseite 13 der Reaktionskammer
12. Das Kondensat ist hauptsächlich Wasser, das Schadstoffe wie
z. B. Nitride enthält. Es wird gereinigt, bevor es in die Reakti
onskammer 12 zurückgeführt wird. Der Wärmetauscher 20 ist auf
der Sekundärseite von einem Medium wie Wasser durchströmt, um
Energie in Form von Wärmeenergie zurückzugewinnen. Dieses Wasser
kann z. B. zu Heizzwecken verwendet werden (Pfeile C und D).
Die Vorrichtung arbeitet, kurz zusammengefaßt, folgendermaßen:
Der auf der Eingangsseite der Reaktionskammer 12 über die Zu fuhreinrichtung 28 eingebrachte Klärschlamm wird durch das unter hohem Druck stehende Abgas der Gasturbine 10 von der Spitze der Reaktionskammer 12 an der Eingangsseite 13 hin zu ihrer Aus gangsseite 15 mitgenommen. Auf dieser Strecke wird der Klärschlamm unter Luftabschluß zunächst ausgetrocknet und dann unter hohem Druck und hoher Temperatur pyrolysiert oder ver schwelt, so daß er an der Ausgangsseite 15 der Reaktionskammer 12 gasförmig ist, bis auf feste Reaktionsrückstände. Die finger artigen Fortsätze 38 halten den an der Eingangsseite 13 einge brachten, zunächst noch feuchten Klärschlamm an der Innenseite der Reaktionskammer 12 fest, so daß dieser allmählich trocknet. Im weiteren transportiert das Abgas den immer trockener werden den Klärschlamm weiter durch die Reaktionskammer 12, wobei die fingerartigen Fortsätze 38 für Turbulenz in dem Abgas sorgen, bis der Klärschlamm schlußendlich pyrolysiert bzw. verschwelt ist und bis auf die festen Reaktionsrückstände in gasförmigem Zustand vorliegt. Die Abgastemperatur der Gasturbine 10 erzeugt beim Pyrolisieren eine so hohe Temperatur, daß der eingebrachte Quarzsand oder Glasbruch schmilzt. Feste Reaktionsrückstände wie Schwermetalle, die bei der Pyrolyse anfallen, werden von schmelzflüssigem Quarzsand oder Glasbruch eingeschlossen und so verglast.
Der auf der Eingangsseite der Reaktionskammer 12 über die Zu fuhreinrichtung 28 eingebrachte Klärschlamm wird durch das unter hohem Druck stehende Abgas der Gasturbine 10 von der Spitze der Reaktionskammer 12 an der Eingangsseite 13 hin zu ihrer Aus gangsseite 15 mitgenommen. Auf dieser Strecke wird der Klärschlamm unter Luftabschluß zunächst ausgetrocknet und dann unter hohem Druck und hoher Temperatur pyrolysiert oder ver schwelt, so daß er an der Ausgangsseite 15 der Reaktionskammer 12 gasförmig ist, bis auf feste Reaktionsrückstände. Die finger artigen Fortsätze 38 halten den an der Eingangsseite 13 einge brachten, zunächst noch feuchten Klärschlamm an der Innenseite der Reaktionskammer 12 fest, so daß dieser allmählich trocknet. Im weiteren transportiert das Abgas den immer trockener werden den Klärschlamm weiter durch die Reaktionskammer 12, wobei die fingerartigen Fortsätze 38 für Turbulenz in dem Abgas sorgen, bis der Klärschlamm schlußendlich pyrolysiert bzw. verschwelt ist und bis auf die festen Reaktionsrückstände in gasförmigem Zustand vorliegt. Die Abgastemperatur der Gasturbine 10 erzeugt beim Pyrolisieren eine so hohe Temperatur, daß der eingebrachte Quarzsand oder Glasbruch schmilzt. Feste Reaktionsrückstände wie Schwermetalle, die bei der Pyrolyse anfallen, werden von schmelzflüssigem Quarzsand oder Glasbruch eingeschlossen und so verglast.
Das aus der Entspannungsturbine 16 austretende und entspannte
Gas hat noch eine sehr hohe Temperatur. Es wird durch den Wär
metauscher 20 geleitet, in dem der Dampfpunkt unterschritten und
dem Gas die Feuchtigkeit entzogen wird. Dem Wärmetauscher 20
entströmt CO2 und H2O-Dampf, die entweder über die Leitung 22 in
die Reaktionskammer 12 zurückgeleitet oder in die Atmosphäre
entlassen werden (Pfeil E). Falls die Gase in die Atmosphäre
entlassen werden, werden sie zuvor durch einen Filter gereinigt.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur thermischen, insbesondere pyrolytischen Ent
sorgung von Klärschlamm,
mit einer Reaktionskammer (12), die auf ihrer Eingangsseite (13) eine Zufuhreinrichtung (28) für Klärschlamm und auf ihrer Ausgangsseite (15) eine Auslaßeinrichtung (30) für feste Reak tionsrückstände aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reaktionskammer (12) schneckenhausförmig ist;
daß die Reaktionskammer (12) auf der Eingangsseite (13) mit der Abgasdüse (11) einer Gasturbine (10) verbunden ist zum Empfangen von heißen Turbinengasen zur Verschwelung oder Pyrolyse des Klärschlamms;
daß an die Ausgangsseite (15) der Reaktionskammer (12) eine Entspannungsturbine (16) angeschlossen ist, durch die ein Gene rator (18) über eine Antriebswelle antreibbar ist, und
daß ein Wärmetauscher (20) einerseits an einen Niederdruckgas auslaß der Entspannungsturbine (16) und andererseits an die Ein gangsseite (13) der Reaktionskammer (12) angeschlossen ist.
mit einer Reaktionskammer (12), die auf ihrer Eingangsseite (13) eine Zufuhreinrichtung (28) für Klärschlamm und auf ihrer Ausgangsseite (15) eine Auslaßeinrichtung (30) für feste Reak tionsrückstände aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reaktionskammer (12) schneckenhausförmig ist;
daß die Reaktionskammer (12) auf der Eingangsseite (13) mit der Abgasdüse (11) einer Gasturbine (10) verbunden ist zum Empfangen von heißen Turbinengasen zur Verschwelung oder Pyrolyse des Klärschlamms;
daß an die Ausgangsseite (15) der Reaktionskammer (12) eine Entspannungsturbine (16) angeschlossen ist, durch die ein Gene rator (18) über eine Antriebswelle antreibbar ist, und
daß ein Wärmetauscher (20) einerseits an einen Niederdruckgas auslaß der Entspannungsturbine (16) und andererseits an die Ein gangsseite (13) der Reaktionskammer (12) angeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktionskammer (12) mit einer Keramikauskleidung (34) versehen
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktionskammer (12) an der Innenseite wenigstens in einem an
die Eingangsseite (13) anschließenden Bereich mit fingerartigen
Fortsätzen (38) versehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fortsätze (38) an der Keramikauskleidung (34) angebracht oder
angeformt sind und von einer großen Höhe im Bereich der Ein
gangsseite (13) der Reaktionskammer (12) auf eine kleine Höhe im
Bereich der Ausgangsseite (15) der Reaktionskammer (12) abneh
men.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Reaktionskammer (12) auf ihrer Eingangs
seite (13) zusätzlich mit einem Einlaß (9) für Quarzsand oder
Glasbruch versehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Auslaßeinrichtung (30) eine bedarfsweise zu
öffnende Tür (31) zur diskontinuierlichen Entnahme der festen
Reaktionsrückstände aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Auslaßeinrichtung (30) ein kontinuierlich ar
beitendes, vorzugsweise über eine luftdichte Schleuse (40) an
die Ausgangsseite (15) der Reaktionskammer (12) angeschlossenes
Fördermittel (41) zur kontinuierlichen Entnahme der festen
Reaktionsrückstände aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Zufuhreinrichtung (28) ein bedarfsweise konti
nuierlich oder diskontinuierlich arbeitendes, vorzugsweise über
eine weitere luftdichte Schleuse (42) an die Eingangsseite (13)
der Reaktionskammer (12) angeschlossenes weiteres Fördermittel
(43) zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Zufuhr des
Klärschlamms aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung (23) zum Zurückleiten von in dem Wärme
tauscher (20) anfallendem Kondensat zu der Eingangsseite der Re
aktionskammer (12).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die schneckenhausförmige Reaktionskammer (12)
im Querschnitt die Form einer Spirale hat, deren Steigung von
der Eingangsseite (13) zur Ausgangsseite (15) der Reaktionskam
mer (12) sowohl radial als auch axial zunimmt.
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