DE19820121A1 - Verfahren, bei dem ein Restsubstanzen enthaltendes Material mit Hilfe eines Luftstroms unter Anwendung eines Transportbands und einer Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens getrocknet wird - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von Restsubstanzen enthaltendes Material mit Hilfe eines Luftstroms unter Anwendung eines Transportbands und ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Aus der europäischen Patentanmeldung 0 552 583 ist ein Verfahren der voranstehend genannten Art bekannt, bei dem Schlamm unter Anwendung von drei gesonderten Transportbändern getrocknet wird. Wie in Abb. 2 der europäischen Patentanmeldung 0 552 583 beschrieben, wird Schlamm in einem geschlossenen Trockenraum, der zwei voneinander getrennte Abschnitte umfaßt, auf zwei untereinander angebrachte Transportbänder aufgebracht, über die unter denselben Temperaturbedingungen ein Luftstrom, dessen Temperatur 150°C bis 250°C beträgt, geleitet wird. Der in dem einen Abschnitt getrocknete Schlamm verläßt die beiden Transportbänder und gelangt anschließend auf ein darunterliegendes Transportband, das sich in dem anderen Abschnitt befindet. Dieses Transportband ist mit einem gesonderten Luftzirkulationssystem versehen, dessen Temperatur 50°C bis 60°C beträgt und dazu dient, den bereits auf den ersten beiden Transportbändern getrockneten Schlamm nachzutrocknen. Da sich die drei untereinander angebrachten Transportbänder in einem geschlossenen Trockenraum befinden, liegen keine vollständig getrennten Trockenräume vor. Außerdem kommt durch eine solche Konstruktion der über die beiden oben liegenden Transportbänder geleitete Luftstrom mit dem darunterliegenden Transportband in Berührung, das der Nachtrocknung dient. Andererseits ist zu bemerken, daß der für die Nachtrocknung zu verwendende Luftstrom mit den beiden darüberliegenden Transportbändern in Berührung kommt, so daß in der Praxis in beiden Abschnitten die nahezu gleiche Temperatur herrscht. Ein Nachteil eines solchen Systems ist zudem, daß für das Trocknen des nassen Materials zwei gesonderte Luftzirkulationssysteme notwendig sind. Ein weiterer Nachteil ist, daß, abhängig von den vorhandenen organischen Substanzen im zu trocknenden Material, nur zwei verschiedene Temperaturen eingestellt werden können, so daß starke Abweichungen hinsichtlich der Feuchtigkeit im zu trocknenden Ausgangsmaterial zu Problemen führen können.

Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zur Trocknung von Restmaterialien zu entwickeln, bei dem die oben genannten Probleme nicht auftreten. Zudem ist es wünschenswert, die Prozeßparameter, insbesondere die Temperatur, während des Trockenprozesses so zu steuern, daß man ein Restprodukt von konstanter Qualität, insbesondere mit einem minimalen Feuchtigkeitsgehalt, erhält.

Das eingangs genannte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Transportband durch mindestens zwei gesonderte, in Serie geschaltete Trockenräume geführt wird, die unterschiedliche Temperaturen besitzen. So wird ein Trockenprozeß erreicht, bei dem das Transportband, auf dem sich ein Restsubstanzen enthaltendes Material befindet, durch in Serie geschaltete Trockenräume geführt wird, die unterschiedliche Temperaturen besitzen. Als Restsubstanzen enthaltendes Material gelten Schlamm, Erdreich, Dünger, Auktionsabfälle und ähnliches, die Feuchtigkeit und gegebenenfalls organische und/oder anorganische Bestandteile enthalten. Vorzugsweise ist das zu trocknende, Restsubstanzen enthaltende Material ein wasserhaltiger Schlamm. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch jedes Material verwendet werden, das auf ein Transportband aufgebracht werden kann.

Das Verfahren wird vorzugsweise so durchgeführt, daß der Luftstrom, der aus einem Trockenraum abgeleitet wird, anschließend als Einfuhrluftstrom für einen anderen Trockenraum verwendet wird. So erhält man ein nahezu geschlossenes Luftzirkulationssystem, so daß schädliche Restsubstanzen, die aus dem zu trocknenden Material stammen, nicht in die Atmosphäre gelangen.

Vorzugsweise ist die Richtung, in der sich der Luftstrom von dem einem Trockenraum zum anderen Trockenraum bewegt, entgegengesetzt zu der Richtung, in der sich das Transportband durch die Trockenräume bewegt. Eine solche Gegenstromsituation ist insbesondere vorteilhaft, weil der Luftstrom dem letzten Trockenraum, in dem die letzte Restfeuchtigkeit aus dem zu trocknenden Material entfernt werden muß, mit dem geringsten Feuchtigkeitsgehalt zugeführt wird. Nach Verlassen dieses Trockenraums hat der Luftstrom eine bestimmte Menge Feuchtigkeit aufgenommen, die von dem zu trocknenden Material stammt. Die treibende Kraft für den Trockenprozeß wird schließlich hauptsächlich durch den unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalt des zu trocknenden Materials und des Luftstroms bestimmt. Indem nun der Luftstrom mit dem geringsten Feuchtigkeitsgehalt dem Trockenraum zugeführt wird, in dem sich das zu trocknende Material mit der geringsten Menge Feuchtigkeit befindet, wird diese treibende Kraft optimal genutzt.

Da der in den Trockenräumen herrschende Luftstrom bewirken kann, daß das zu trocknende, Restsubstanzen enthaltende Material vom Transportband geblasen wird, ist es zu bevorzugen, den Luftstrom in bestimmten Trockenräumen dem Transportband über die Oberseite zuzuführen. Eine solche Situation ergibt sich insbesondere in einem Trockenraum, in dem der Feuchtigkeitsgehalt des zu trocknenden Materials gering ist. So wird das zu trocknende, Restsubstanzen enthaltende Material auf das Transportband "gedrückt", so daß ein Verstäuben des zu trocknenden Materials vermieden wird. Die Luft wird anschließend über eine an der Unterseite des Transportbands gelegene Öffnung aus dem Trockenraum abgeleitet. In dem ersten Trockenraum, in dem sich das feuchteste zu trocknende Material auf dem Transportband befindet, wird der Luftstrom dagegen vorzugsweise über die Unterseite des Transportbands zugeführt und über eine an der Oberseite des Transportbands gelegene Öffnung aus dem Trockenraum abgeleitet. Der Vorteil einer solchen Art der Zuführung des Luftstroms ist, daß damit eine offene Struktur im zu trocknenden Material entsteht, die den Trockenprozeß im nächsten Trockenraum günstig beeinflußt.

Vorzugsweise wird, bevor der aus dem einen Trockenraum kommende Luftstrom dem anderen Trockenraum zugeführt wird, die Temperatur dieses Luftstroms erhöht. In einer Ausführungsform, bei der die Richtung, in der sich der Luftstrom von dem einen Trockenraum zum anderen Trockenraum bewegt, der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich das Transportband durch die Trockenräume bewegt, besitzt die Luftstromtemperatur im "feuchtesten" Trockenraum, also in dem Trockenraum, in dem der Feuchtigkeitsgehalt des zu trocknenden Materials am höchsten ist, den höchsten Wert. Die Luftstromtemperatur nimmt dann in der Richtung, in der sich das Transportband durch die verschiedenen Trockenräume bewegt, ab, wobei im letzten Trockenraum, dem Trockenraum also, in dem der Feuchtigkeitsgehalt des zu trocknenden Materials am geringsten ist und bei dem, wie oben beschrieben, auch die Luftfeuchtigkeit des Luftstroms am geringsten ist, die geringste Luftstromtemperatur herrscht. In einer solchen Ausführungsform nimmt die Luftfeuchtigkeit des Luftstroms von dem einen Trockenraum zum nächsten Trockenraum, wobei die Richtung des Luftstroms der Richtung des Transportbands durch die Trockenräume entgegengesetzt ist, zu und erreicht den höchsten Wert nach Verlassen des Trockenraums mit der höchsten Temperatur, also nach Verlassen des Trockenraums, in dem sich das Restsubstanzen enthaltende Material mit dem höchsten Feuchtigkeitsgehalt befindet.

Ferner sollte die Erwärmung des Luftstroms zwischen dem jeweils nächsten Trockenraum vorzugsweise indirekt erfolgen. Mit einer solchen Art der Erwärmung wird vermieden, daß sich Verbrennungsgase aus der Erwärmung mit dem Luftstrom vermischen, der zum Trocknen verwendet wird.

Nachdem der Luftstrom mit dem höchsten Feuchtigkeitsgehalt den Trockenraum verlassen hat, wird der angefeuchtete Luftstrom vorzugsweise auf eine Temperatur unter 60°C abgekühlt, wodurch es zur Kondensation kommt. Falls der Luftstrom auf eine Temperatur gekühlt wird, die höher als 60°C ist, wird nicht genügend Feuchtigkeit aus dem Luftstrom entfernt, so daß die treibende Kraft für den Trockenprozeß, wie oben beschrieben, zu gering ist. Anschließend wird der entfeuchtete Luftstrom auf die Einlaßtemperatur des Trockenraums erwärmt, in dem sich, wie oben beschrieben, das zu trocknende Material mit dem geringsten Feuchtigkeitsgehalt befindet. Um eine eventuelle Anhäufung flüchtiger Bestandteile, die während der Kondensation nicht mit der Feuchtigkeit abgeleitet werden, im Zirkulationsluftstrom zu vermeiden, kann der Zirkulationsluftstrom durch einen Kohlefilter oder ein anderes geeignetes Organ geleitet werden, so daß solche flüchtigen Bestandteile aus dem Zirkulationsluftstrom entfernt werden.

Bei einer vorzugsweise angewandten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Trockenprozeß unter Anwendung von vier in Serie geschalteten Trockenräumen durchgeführt, wobei die Einlaßtemperatur des Luftstroms im vierten Trockenraum, in dem sich das Restsubstanzen enthaltende Material mit dem geringsten Feuchtigkeitsgehalt befindet, mindestens 130°C beträgt. Die Einlaßtemperatur des Luftstroms im vorhergehenden in Serie geschalteten Trockenraum, also im dritten Trockenraum, beträgt vorzugsweise mindestens 140°C, die Temperatur des Luftstroms im zweiten Trockenraum mindestens 150°C und die Einlaßtemperatur des Luftstroms im ersten Trockenraum mindestens 160°C. So werden die zu trocknenden Materialien, die sich auf dem Transportband befinden und sich vom ersten zum letzten, vierten Trockenraum bewegen, Temperaturen von 160°C, 150°C, 140°C bzw. 130°C unterzogen.

Für einen Fachmann auf diesem Gebiet ist deutlich, daß die voranstehend genannten Temperaturen nicht als für den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung beschränkend aufzufassen sind. Solche Temperaturen sind nämlich von der Zusammensetzung des zu trocknenden Materials, dessen Feuchtigkeitsgehalt, der Verbleibzeit des zu trocknenden Materials in jedem Trockenraum, der Luftstromkapazität, der Temperatur, auf die der befeuchtete Luftstrom abgekühlt wird, und ähnlichem abhängig.

Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung, mit der ein Restsubstanzen enthaltendes Material mit Hilfe eines Luftstroms unter Anwendung eines Transportbands getrocknet wird, wobei die Vorrichtung durch ein kontinuierlich laufendes Transportband gekennzeichnet ist, das durch mindestens zwei gesonderte, in Serie geschaltete Trockenräume geführt wird, wobei die Trockenräume mit Mitteln zur Erwärmung des Luftstroms ausgestattet sind. In einer vorteilhaft abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner ein nahezu geschlossenes Luftzirkulationssystem vorhanden, das neben Leitungen einen Kondensor und dafür notwendige Pumpen und Kompressoren umfaßt. Im Kondensor oder Luftwäscher wird die warme, feuchte Luft mit einem Kühlmedium in Berührung gebracht, wobei es durch das Abkühlen dieser feuchten Luft zur Kondensation kommt. Das kondensierte Material wird - gegebenenfalls über einen Kohlefilter - abgeleitet, und das im Luftwäscher erwärmte Kühlmedium wird - gegebenenfalls über einen Wärmeaustauscher - in einen Kühlturm geleitet, um anschließend erneut in den Luftwäscher geleitet zu werden. Es ist auch möglich, die im Kühlmedium gespeicherte Wärmeenergie sinnvoll für Heizzwecke zu nutzen.

Im folgenden werden das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die im Beispiel genannten Prozeßbedingungen, die Anzahl Trockenräume und das zu trocknende Material beschränkt ist.

In der beigefügten Abbildung ist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt.

Das zu trocknende Material, zum Beispiel Schlamm mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30%, wird in einer Vorbehandlungseinheit 5 vorbehandelt und anschließend auf ein Transportband aufgebracht, das sich nacheinander durch die Trockenräume mit den Kennziffern 1, 2, 3 und 4 bewegt, wobei die Richtung des Transportbands mit der durch die Trockenräume hindurchgezogenen Linie angegeben wird. Das getrocknete Schlammaterial mit einem Restfeuchtigkeitsgehalt von 1% verläßt den letzten Trockenraum 4 und wird anschließend im Nachbehandlungsraum 7 einer weiteren Behandlung unterzogen.

Das zu trocknende Material wird unter Anwendung eines nahezu geschlossenen Luftzirkulationssystems getrocknet, wobei der Luftstrom in der Abbildung mit Hilfe von gestrichelten Linien dargestellt ist. Zur Vermeidung einer Akkumulation unerwünschter Bestandteile in der Zirkulationsluft kann ein Kohlefilter (nicht abgebildet) zwischen dem Kondensor 6 und dem Erwärmungsorgan 11 angebracht werden. Hinter dem Kondensor 6 ist schematisch eine Luftzuleitung 12 dargestellt.

Da im geschlossenen Luftzirkulationssystem in der Praxis einige Luftlecks auftreten, sind Maßnahmen zu treffen, um den Verlust an zirkulierender Luft durch die Zuleitung von Luft auszugleichen. Während der Startphase wird dem System die Zirkulationsluft hauptsächlich über die Leitung 12 zugeführt. Die aus dem Kondensor 6 austretende trockene Luft wird im Erwärmungsorgan 11 auf eine Temperatur von 130°C erwärmt. Die aus dem Trockenraum 4 austretende Luft besitzt eine Temperatur von 110°C und wird anschließend im Erwärmungsorgan 10 auf eine Temperatur von 140°C erwärmt.

Der dem Trockenraum 4 zuzuführende Luftstrom wird an der Oberseite des Transportbands zugeführt, um ein Zerstäuben des sich auf dem Transportband befindlichen Materials zu vermeiden. Nachdem der Luftstrom im Erwärmungsorgan 10 auf eine Temperatur von 140°C erwärmt wurde, wird der Luftstrom gemäß der bei Trockenraum 4 beschriebenen Weise an der Oberseite des Transportbands in Trockenraum 3 geleitet. Der aus dem Trockenraum 3 austretende Luftstrom hat sich auf 110°C abgekühlt und wird anschließend im Erwärmungsorgan 9 auf eine Temperatur von 150°C erwärmt. Der so erwärmte Luftstrom wird an der Oberseite des Transportbands in den Trockenraum 2 geleitet und verläßt den Trockenraum über eine an der Unterseite des Transportbands gelegene Öffnung, wobei die Temperatur des Luftstroms auf 110°C abgesunken ist.

Der aus dem Trockenraum 2 austretende Luftstrom wird dann in Erwärmungsorgan 8 auf eine Temperatur von 160°C erwärmt und in den Trockenraum 1 geleitet. Vorzugsweise wird der Luftstrom nun an der Unterseite des Transportband eingeleitet. Der aus Trockenraum 1 austretende Luftstrom wird dann durch Abkühlen auf 50°C im Kondensor 6 entfeuchtet und anschließend erneut über das Erwärmungsorgan 11 im Trockenraum 4 geleitet und dabei auf 130°C erwärmt. Aus dem Kondensor oder Luftwäscher 6 wird die aus der Zirkulationsluft kondensierte Feuchtigkeit abgeleitet, gegebenenfalls über einen Kohlefilter (nicht abgebildet).

Im Luftwäscher 6 wird als Kühlmedium 30°C warmes Wasser verwendet, das nach dem Wärmeaustausch mit der Zirkulationsluft der Trockenräume eine Temperatur von 70°C erreicht. Das so erwärmte Kühlmedium wird, bevor es in den Luftwäscher 6 zurückgeleitet wird, gegebenenfalls über einen Wärmeaustauscher in einen Kühlturm geleitet, wodurch die Temperatur des Kühlmediums auf die gewünschte Einfuhrtemperatur für den Luftwäscher 6 gesenkt wird.

Die Erwärmungsorgane 8, 9, 10 und 11 sind mit Leitungen versehen, durch die heißes Öl fließt und an denen der Luftstrom vorbei geleitet wird, um so erwärmt zu werden. Gemäß dem hier beschriebenen Verfahren wird Schlamm mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30% zu einem Restmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 1% getrocknet, wobei die Verweilzeit in jedem Trockenraum ungefähr 8 Minuten beträgt. Kann der gewünschte Endfeuchtigkeitsgehalt nicht erreicht werden, ist es möglich, die Geschwindigkeit des Transportbands zu senken, so daß die Verweilzeit in den einzelnen Trockenräumen erhöht wird, oder die Temperatur der einzelnen Trockenräume zu erhöhen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den feuchten Luftstrom, der aus dem Trockenraum 1 stammt, im Kondensor 6 auf eine sehr geringe Temperatur abzukühlen, wodurch dem Trockenraum 4 ein Luftstrom mit einer sehr geringen relativen Feuchtigkeit zugeführt wird.

Claims (19)

1. Verfahren, bei dem ein Restsubstanzen enthaltendes Material mit Hilfe eines Luftstroms unter Anwendung eines Transportbands getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportband durch mindestens zwei gesonderte, in Serie geschaltete Trockenräume geführt wird, die unterschiedliche Temperaturen besitzen.

2. Verfahren gemäß Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom, der aus einem Trockenraum abgeleitet wird, als Einfuhrluftstrom für einen anderen Trockenraum verwendet wird.

3. Verfahren gemäß Schutzanspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung, in der sich der Luftstrom von dem einen Trockenraum zum nächsten Trockenraum bewegt, der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich das Transportband durch die Trockenräume bewegt.

4. Verfahren gemäß Schutzanspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom durch die Trockenräume ein nahezu geschlossenes Luftzirkulationssystem umfaßt.

5. Verfahren gemäß Schutzanspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom im Trockenraum an der Oberseite des Transportbands zugeführt wird und den Trockenraum über eine an der Unterseite des Transportbands gelegene Öffnung verläßt.

6. Verfahren gemäß Schutzanspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom im Trockenraum an der Unterseite des Transportbands zugeführt wird und den Trockenraum über eine an der Oberseite des Transportbands gelegene Öffnung verläßt.

7. Verfahren gemäß Schutzanspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Luftstroms erhöht wird, bevor der aus dem einen Trockenraum kommende Luftstrom in den anderen Trockenraum geleitet wird.

8. Verfahren gemäß Schutzanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Luftstroms indirekt erfolgt.

9. Verfahren gemäß Schutzanspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturunterschied zwischen jedem aufeinanderfolgenden Trockenraum mindestens 5°C beträgt.

10. Verfahren gemäß Schutzanspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung unter Anwendung von vier in Serie geschalteten Trockenräumen erfolgt.

11. Verfahren gemäß Schutzanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßtemperatur des Luftstroms für den letzten, vierten Trockenraum mindestens 130°C beträgt.

12. Verfahren gemäß Schutzanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßtemperatur des Luftstroms für den dritten Trockenraum mindestens 140°C beträgt.

13. Verfahren gemäß Schutzanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßtemperatur des Luftstroms für den zweiten Trockenraum mindestens 150°C beträgt.

14. Verfahren gemäß Schutzanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßtemperatur des Luftstroms für den ersten Trockenraum mindestens 160°C beträgt.

15. Verfahren gemäß Schutzanspruch 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Luftstroms, der aus dem ersten Trockenraum stammt, auf unter 60°C gesenkt und anschließend auf die Einlaßtemperatur des letzten Trockenraums erwärmt wird.

16. Verfahren gemäß Schutzanspruch 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß das zu trocknende, Restsubstanzen enthaltende Material ein wasserhaltiger Schlammstrom ist.

17. Vorrichtung, bei der ein Restsubstanzen enthaltendes Material mit Hilfe eines Luftstroms unter Anwendung eines Transportbandsystems getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein kontinuierlich laufendes Transportband umfaßt, das durch mindestens zwei gesonderte, in Serie geschaltete Trockenräume geführt wird, wobei die Trockenräume mit Mitteln zur Erwärmung der Luftströme ausgestattet sind.

18. Vorrichtung gemäß Schutzanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein indirektes Erwärmungssystem umfaßt, wobei der zu erwärmende Luftstrom erwärmt wird, indem er an Leitungen vorübergeleitet wird, durch die ein wärmeübertragendes Medium fließt.

19. Vorrichtung gemäß Schutzanspruch 17-18, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom durch die Trockenräume ein nahezu geschlossenes Zirkulationssystem umfaßt, das mit Kompressoren, einem Kondensor und dazu benötigten Leitungen ausgestattet ist.