DE2023620A1

DE2023620A1 - Schlammverbrennung

Info

Publication number: DE2023620A1
Application number: DE19702023620
Authority: DE
Inventors: Gunter Dr Schebdat Kuno 6000 Frankfurt Wolf Dieter 6361 Ber Stadt Thomas
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1970-05-14
Filing date: 1970-05-14
Publication date: 1971-12-02
Also published as: GB1300874A; NL7106574A

Description

METALLGlDSiIiLLSCIiAFT Frankfurt (M), den 11. Mai 1970

Aktiengesellschaft VrOz/WBi. 2023620

Frankfurt (M)

Hs.Nr. 6464 LW

Die Erfindung betrifft einen Etagenofen sowie ein Verfahren zur Verbrennung vor Klärschlamm in einem Etagenofen.

■>c5l'f>-nnblich stehen bei der Behandlung kommunaler oder industrieller Al)\j'\Fr,9v Märschlärame, die einem geeigneten Verwendungszweck

—ii-efiibr-" nclQ-? beseitigt wenden müssen. Neben Maßnahmen zur Mutrrbnmρc^hunn· von Klärschlamm durch Kompostierung haben insb3"sondere Vorfahren zur Verbrennung von Klärschlamm an Bedeutung g

'".C¹IWierigl'eiten bei der Verbrennung entstehen insbesondere dadurch, dan I liirsc.rilaram η-it unterschiedlicher Konsistenz, die von dünnflüesi'" über dickflüssig bis teigig reicht, anfallen. Es ist deshrlb üblich, Schlamm aus industriellen oder kommunalen Kläranlagen in'Filtern oder Zentrifugen oder auf Trockenbeeten zu entwasser·" \r Λ den entwässerten "Schlamm einem Ofen ζλ'/edcs Verbrennung aufzugeben (Oh'I 1 207 53°·, Schweizer Patentschrift 408 264, USA-Patentschrift 2 144 507). Mit dieser Verfahrensweise ist ein erheblicher -Uliwand an Betriebsmitteln und Investitionen erforderlich, denn die Aggregate zur Schlammbehandlung, Filterkuchenbevorratung, Filtorkuchontransport und Dosierung beanspruchen erheblichen iriin- und Redionungsaufwand. Es ist außerdem unerläßlich, α-iß Arbeitskräfte.in den Betriebsablauf regulierend eingreifen r\i\r,nen und dabei mit dem Schlamm in seinen verschiedenen Behand-

109849/0577 BAD ORIGINAL

phasen in Berührung kommen, was aus hygienischer Sicht zu beanstanden ist.

Bin weiterer Nachteil insbesondere bei der Verbrennung im etagen ofen entsteht, wenn zufolge irgendwelcher Gegebenheiten, der Schlamm mit zu hohem Wassergehalt aufgegeben wird. Dann gelangt der Schlamm über die der Vortrocknung dienenden Etagen mit unzulässig hohem Feuchtigkeitsgehalt in die Verbrennungszone und behindert dort den Verbrennungsvorgang. Wird andererseits der Schlamm

dem Ofen zu trocken zugeführt, so kann die aus der Verbrennung herrührende Wärmemenge in den Trocknungsetagen nicht ausgenutzt werden und geht verloren. Infolge der hohen Abgastemperaturen können außerdem Schaden in den Rauchgaseinrichtungen oder im Schornstein auftreten.

Mit dem Ziel, die genannten Nachteile zu beseitigen, ist bereits vorgeschlagen worden, den Schlamm aus Kläranlagen in Zentrifugen zu entwässern und den Zentrifugenaustrag mittels Förderband, Kastenbeschicker oder Dosierschnecke oder mittels mehrerer dieser Einrichtungen einem Etagenofen zuzuführen(Umschau I96I Heft 22 S. 696). Hierbei entstehen immer wieder Bet rieb sschwiari gkeiten durch Anbacken, Anhaften oder Herausquellen von Schlamm, mit den Folgen, unhygienischer Arbeitsweise und Geruchsbelästigungen. Außeitdem ist die Regulierung der Etagenofen nur mit Schwierigkeiten möglich, weil eine solche Regulierung nicht verzögereungsfrei arbeiten kann.

Es ist auch bekannt, die Schlammverbrennung, Z₀B₉ in Etagenofen nur nach vorheriger Trocknung durchzuführen(Wasser, Luft und

109849/0577 BAD ORIGINAL

Betrieb 1_4 (1970) Heft 1 S. 38). Dieses Verfahren kann aber nur dann Erfolg haben, wenn die Trocknung praktisch vollständig ist. Seine Nachteile sind ein hoher apparativer Aufwand für die Trockenstufe und eine ungünstige Ausnutzung des Wärmeinhaltes der Abgase und damit des Energieinhaltes des Klärschlammes.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Nachteile zu vermeiden und einen Etagenofen zur Verbrennung von Klärschlamm zu schaffen, der einfach, sicher und hygienisch einwandfrd arbeitet, sowie unempfindlich gegen den Einsatz eines Sehlammes mit hohem Wassergehalt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es-auch, ein Verfahren-zur Verbrennung von Klärschlamm in einem Etagenofen zu schaffen, welches eine einwandfreie Verbrennung bei schwankender Konsistenz des Klärschlammes erlaubt.

Die Lösung der ersten Aufgabe ist ein Etagenofen zur Verbrennung von Klärschlamm, gebildet, ^s Vortrocknungszone , Brennzone und Kühlzone, sowie in den Etagen der einzelnen ZonEn be\7egten Rührarmen mit Rührzähnen, der gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch eine solche Ausbildung der Rührzähne 25, daß deren Unterkante mit den Boden des Herdes 22 innerhalb des Bereichs des Etagenofens, in denen den eingebrachte Material freifließend ist, einen in Rich-

sich
tun«¹: ries Materialflusses/öffnenden Winkel bildet und damit

109849/0577

8ADORlGiNAL ,

in Richtung des Materialflusses dieSchichtdi-cke des freifließenden Materials abnimmt.

Die Lösung der zweiten Aufgabe bildet ein Verfahren zur Verbrennung von Klärschlamm in einem Etagenofen,gfs. unter Zusatz von Brennstoffen, wie H^Lzöl, Altöl oder Müll in mindestens einer seiner Vortrockungsetagen, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Klärschlamm in der Zeit des freifließenden Zustanden durch die Etagen mit in Richtung des Materialflusses abnehmender Schichtdicke geleitet wird.

Die Ausgestaltung der Rührzähne im Verhältnis zum Herdboden bewirkt, daß sich innerhalb der Etagen in denen das Material freifließend ist, ein Ringwall aus Schlamm bildet. Ein solcher Ringwall kann bei horizontalem Herdboden entstehen, wenn ein Rührarm mit gleich langen Rührzähnen mit einem spitzen Winkel zur horizontalen angestellt oder wenn bei horizontaler Anordnung des Rührarmes die Rührzähne in geeigneter Weise verkürzt werden. Dabei kann die UÜterkante der Rührzähne eine flache Treppe, vorzugsweise aber eine geneigte Linie bilden.

Ein Ringwall läßt sich auch bei geneigten Ilerdböden erreichen, obgleich diese Anordnung in nor Regel aparativ aufwendiger ist.

nei der Arbeit des üita^enofens wird zähflüssiger oder stioh-

1098A9/OS77 BAD ORfQINAt

— ρ — ■ .

fester Schlamm mittels der Rührzähne vom Ringwall abgestreift, und durch eine Öffnung in die darunter befindliche Etage befördert. Je nach Einstellung der Rührzähne zum Herdboden kann Höhe .

eine beliebige/des Ringwalles eingestellt v/erden. Dünnflüssiger Schlamm kann nur nach Aufstauung über diesen Ring fließen bzw. wird nach Einstellung einer bestimmten Stauhöhe von den Rührzähnen über diesen Ringwall hinweg gefördert.

Um die Ausbildung des Ringwalls aus Schlamm zu beschleunigen, können vor den Austragsöffnungen zur Achse der Hohlwelle praktisch konzentrisch verlaufende Wehre angeordet werden. Diese Wehre können aus feuer_JDas*festern Material 4ufgemauert sein und eine Höhe von einigen Zentimetern aufweisen.

Die Höhe der Rührzähne wird zweckmäßiger Weise so bemessen, daß die maximale Höhe des aus verfestigten Schlamm gebildeten Ringwalls 1 - 15 cm, vorzugsweise 5 cm, beträgt.

Um zu vermeiden, daß auf den Etagen, die am Umfang des "

Ofens Durchfallöffnungen aufweisen, Schlamm an der Hohlwellenseite ablauft_fwird zweckmäßig mit dem Herd absdiießen ^d

angeordnet
ein ansich bekannter Kragen^ Dabei sollte- der Kragen höher als die Kammhöhe des Ringwalls an der Austragsseite sein. ■

Zur Vermeidung won ausdehnungsbedingten Reibungen, die besonders in diskontinuierlichem Betrieb auftreten können,

109849/0577

sollte zwischen Herd und Hohlwelle 1-2 cm Spiel sein.

Wesentlich ist, daß auf den mit freifließendem Material beschickten Etagen die Länge und Anstellung der Rührzähne in der Aufeicht so bemessen sind, daß das Material nach dem Durchgang des RUhrams keine Furchen aufweist. Die Feststoffe im Schlammsee wurden sonst well en ausbilden und eine Förderung wesentlich erschweren. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sollte daher die Spur eines Rührzahns die des benachbarten Rührzahns teilweise überschneiden.

Dies wird erreicht, wenn die Anstellung der Rührzähne auf dem Rührarm in Abhängigkeit von ihrer Breite unter einem bestimmten Winkel erfolgt.

Der Etagenofen ist anwendbar für Schlämme, die ohne jede Vorbehandlung aus einer Kläranlage oder aus einem Schlammeindicker entnommen werden, wie auch für solche Schlämme, die nach beliebiger Vorbehandlung mittels Zentrifugen oder Filtrationseinrichtungen entwässert.wurden. Unter Ausnützung der Verbrennungswärme der Schlammfeststoffe, sowie gegebenenfalls zugefügter v/eiterer Brennstoffe, arbeitet der Etagenofen nach der Erfindung äußerst betriebssicher und hygienisch.

Der Schlamm kommt nach der Entnahme aus dem Eindicker nicht mehr mit der Umwelt in Berührung, sondern durchläuft nur geschlossene Aggregate einschließlich Eintritt in den Etagenofen. Alle Schlammbehandlungs- und Schlammfördereinrichtungen sind spülbar,wobei auch das Spülwasser in einem geschlossenen

- 7 -109849/0577'

System verbleibt und erst wieder in der Kläranlage zu

Tage tritt. -

hit Hilfe der Erfindung ist es mögli-.ch, die Schi ammv erb rennung zu automatisieren, indem Aufgabemenge und Konsistenz des Schlammes stufenlos, beispielsweise unter Ausnutzung der Abgastemperaturen geregelt werden.

Hierzu fürdert eine regelbare Pumpe den Schlamm aus dem Schlammsumpf einer Kläranlage oder eines Eindickers in den Etagenofen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den regel- " bar zugeführten Schlamm zunächst auf einem Filter oder einer Zentrifuge zu entwässern und das entwässerte Material mit einer Dickstoffpumpe über Rohrleitungen mit möglichst weniges Krümmern und glatter innerer Oberfläche dem Etagenofen zuzuführen.

Von besonderem Vorteil ist wegen des einfachen Aufbaues und der minimalen Raumbeanspruchung die Kombination Dekantierzentrifuge/l^impe/Rohrleitung/Etagenofen. Hierbei wird die Dickstoffmenge in Abhängigkeit von der Abgastemperatur ge- i regelt zugeführt, so daß der Etagenofen selbstgängig oder nahezu selbstgängig arbeitet. Für diesen Zweck besonders geeignete Zentrifugen sind solche mit zylindrisch-konischer Trommele E^ kann aber auch der Wassergehalt des Schlammes durch zusatz- " liehe Aufgäbexvon nicht entwässertem Schlamm geregelt werden.

Die vorerwähnte Ausgestaltung der Erfindung ermöglichtes, die Abgastemperatur auf einem Wert beispielsweise zwischen 150 und 600°C , vorzugsweise 200 - 300⁰C, zu halten. Denn je nach Über schußwärme, die durch Verbrennung der, Schlammes und

BAD ORIGINAL

gegebenenfalls zugesetzten Altöl oder Müll entsteht und sich unmittelbar als Abgastemperatur erfassen läßt,wird die Konsistenz des Schlammes durch die Pumpe gesteuert.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Abbildungen 1 bis 3 näher erläutert,

Abbildung 1 gibt einen vertikalen Schnitt durch eine Etage des erfingsgemäßen Etagenofens wieder.

auf Abbildung 2 veranschaulicht die Draufsicht einen Teil einer

Etage.

Abbildung 3 stellt ein Fließschema der erfindungsgemäßen Schlammverbrennung mit automatischer Schlammaufgabe dar.

Der Ausschnitt gemäß Abbildung 1 zeigt einen am ausgemauerten Ofenmantel 26 angebrachten Herd 22. Über diesem Herd befindet sich ein an der Hohlwelle 19 befestigter Rührarm 20, der mehrere Rührzähne 25 aufweist. Der Verlauf der Unterkanten der Rührzähne 25 ist derart, daß eich zwischen ihnen und dem Boden des Herdes 22 ein Ringwall 24 aus Schlamnfentstoff' mit keilförmigen Querschnitt ausbilden kann. Durch den Kragen wird vermieden, daß Schlamm zwischen Herd 22 und Hohlwelle 19 austritt.

l Flotation der Hohlwelle 19 wird mittels dor Ilührzähne 25 der über de Hinrwpi] ?A befindliche rchlo.r.im (^ortri-olielto

10 90Φ9-/05 7 7

BADORlGfNAL

Linie) abgestreift und an der Abwurfstelle 28 durch die öffnung 23 auf die nächste darunter befindliche Etage befördert.

Der äußerste Rührzahn 25 ist gegenüber dem davor liegenden verlängert ausgeführt, damit eine Abdeckueng der Öffnung 23 vermieden wird.

Abbildung 2 verdeutlicht insbesondere die Anstellung der Rührzähne 25 auf dem Rührarm 2o. Dadurch wird eine teilweise Über- " schneidung ihrer Spur erzielt, so daß Furchenbildung auf der Oberseite des Schlammwalles vermieden wird. Die Öffnung für die Aufgabe des Schlammes liegt in der Nahe des um die Hohlwelle gelegenen Kragens 21. Im übrigen veranschaulichen wie in Abbil dung 1 auch in Abbildung 2 28 die Abwurfkante, 23 die Schlammdurchtritt soff nung in darunter befindliche Etagen und 26 den Mantel des erfindungsgemäßen Etagenofens.

Bei dem Fließschema gemäß Abbildung 3 wird einem Eindicker 1 ä Schlamm entnommen und durch eine Schlammpumpe 2 über eine Grobstoffentfernung 3 eine^Vorrichtung zur Schlammerwärmung 5 zugeführt. In der Vorrichtung zur Schlammerwärmung 5 wird der eingedickte Schlamm mit heißem Rauchgas aus Leitung 12 in . Berührung gebracht, erwärmt und dadurch besser zentrifugeerbar

gemacht. Der so vorbehnndelnde Schlamm gelangt in die Dekankonischtier zentrifuge 6 mit Kaijassa-izylindrischer Trommel. In das Einlaufrohr dieser Zentrifuge oder in die Zentrifuge selbst kann durch Rohrleitung 14 ein Flockungshilfsmittel, z.B. ein PoIy-

- 10 ' '

109849/0577 BADORIQfHAL

elektrolyt zu dosiert werden. In der Z^frtrifug'e 6 wird der Schlamm weitgehend entwässert. Das abgeschiedene ^T.iasser mit einem relativ niedrigen Feststoffgehalt gelangt durch Rohrleitung 13 in die Kläranlage zurück. Der Schlanmdickstoff wird von der Pumpe 7 direkt unter der Zentrifuge über-

über

nommen und/ eine möglichst glatte, möglichst gerade verlaufende Rohrleitung 15 auf die oberste Etage des Etagenofens gefördert.

Im Etagenofen 8 wird der Schlamm auf den oberen Etagen getrocknet und auf den mittleren Etagen verbrannt. Die Asche wird auf den unteren Etagen gekühlt und durch den Ascheaustrag 9 entfernt. Die Verbrennungsluft wird dem Etagenofen entweder kalt oder über die Brennkammer 16 erwärmt zugeführt. In den Etagenofen kann zum Ausgleich der V/ärmebilanz bei Bedarf Altöl durch Rohrleitung 17 zugespeist v/erden. Eine I'iitverbrennung von Müll ist möglich;

Das Rauchgas verläßt den Etagenofen durch Rohrleitung 12 und gelangt nach Durchgang durch eine Meßstelle k in die Schlammerwärmung 5 und dann in die Rauchgasreinigung 10, die z.B. als Naßwäsche ausgebildet sein kann. Das gereinigte Rauchgas wird von dem Gebläse 18 abgesaugt und in den Schornstein gedrückt.

Die hinter dem Etagenofen befindliche und in die Rohrleitung

109849/0577

- ^ri ~ 202362G

eingebaute Meßstelle 4 enthält ein Kontaktthermometer, das dieRauchgastemperatur ermittelt und über ein Relais Pumpe 2 derart steuert, daß trots schwankendem .■Wärmeinhalts-der zugeführtep brennbarer/feterialien in den Etagenofen 8 die Rauchgastenperatur am Kopf des Etagenofens innerhalb einer zulässigen Schwankungsbreite von plus/minus 50⁰C konstant bleibt.

Die bei 11 zugeführte Kühlluft durchströmt die Hohlwelle 19 und die Rührarme 20 des Etagenofens und wird über Leitung 30 zusammen mit den gereinigten Rauchgasen abgeleitet.

Die Rohrleitungen können auch dünnflüssigen Schlamm fördern. Sie sind alle spülbar und besitzen die dazu notwendigen Anschlüsse für Spülwasserzulauf und Ablauf.

Vor Inbetriebnahme kann es vorteilhaft sein, die Verbindungsrohrleitung zwischen der Schlammpumpe und dem Etagenofen durch Spülen oder Bedüsen mit Wasser zu befeuchten bevor der Schlamm, insbesondere der weitgehend ^itwässerte Schlamm, durch diese ■Rohrleitung, gepumpt wird. Dadurch werden Anbackungen und |

übermäßig hohe Druckverluste in der Verbindungsrohrleitung vermieden.

- Patentansprüche - ·

-12 -

10 98497 O5T7^: ' ^l

Claims

PATENTANSPRÜCHE

) jjrbagenofen zur Verbrennung von klärschlamm gebildet aus "«rtrocknungszone, Brennzone und Kühlzone, sowie in deh !!tagender einzelnen Zonen bewegten Rührarmen mit Rührzähnen »gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung c.cr Rührzähne (25), das deren Unterkante mit dem Boden des 'Herdes (22) innerhalb des Bereiches des Etagenofens, in dem das eingebrachte Material freifließend ist, einen in Richtung des Haterialflusses sich öffnenden Winkel bildet und damit in dichtung des Materialflusses die Schichtdicke-;_es freifließenden Materials abnimmt.
2) Etagenofen nach Anspruch 1),dadurch gekennzeichnet, daß auf den einzelnen Herdböden vor den Austragsöffnungen (23) praktisch konzentrisch zur Achse der Rührwelle (19) verlaufende V/ehre angebracht sind.
3) Jjtagenofen nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekenn^eie'v^t, daß die Rührzähne (25) :'.-i ihrer Länge no bewies con sind, d-3.3 dio Ilaranhölie des Ringvralles (2A) 1 -Λ5 cn, vorzugsweise 5 er· ,leträgt.
4) Verrichtung nac""> Anspruch 1 , ?. oder 3, dp durch ^ekennzeiohnet, daß auf den herden (?Ρ) ^u f r^^^^·^

10984 9/05 BAD

202362G

\imfpng (26) angeordneten Durchfallöffnungen (23) ein Kragen (21 ) um Hohlv/elle (19) angeordnet ist.
5) Verfahren ?,ur Verbrennung von Klärschlamm in einem etagenofen, ggf. unter Zusatz von Brennstoff, wie ' Heizöl, Altöl oder Hüll, dadurch gekennzeichnet, daß der 1 lärschlanm in der Zeit des freifli.eßenden Zustandes duro-· -^r.:^;.e "lt.=» "·& η it in 'Richtung des Materialflusses abnehmende Schichtdickegeleitet wird. j

109849/0577 BAD 0BiGlNAt.

Leerseite