DE2116371A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verbrennung von Klärschlämmen - Google Patents

Description

METALLGESELLSCHAi'T Frankfurt (M), den 16. März 1971

Aktiengesellschaft DrOz/MMÜ

Haus-Nr. 6716 LW

Vorrichtung und Verfahren zur Verbrennung von Klärschlammen

Die Erfindung betrifft einen Etagenofen sowie ein Verfahren zur Verbrennung von Klärschlammen in einem Etagenofen.

ent

Bekanntlich/stehen bei der Behandlung kommunaler oder industrieller Abwässer Klärschlämme, die einem geeigneten Vervendungszweck zugeführt oder beseitigt werden müssen. Neben Maßnahmen zur Nutzbarmachung von Klärschlamm durch Kompostierung haben insbesondere Verfahren zur Verbrennung von Klärschlamm .an Bedeutung gewonnen.

Schwierigkeiten bei der Verbrennung entstehen insbesondere dadurch, daß Klärschlamm mit unterschiedlicher Konsistenz, die von dünnflüssig über dickflüssig bis teigig reicht, anfallt . 23s ist deshalb üblich, Schlamm aus industriellem oder kommunalen Kläranlagen in Filtern oder Zentrifugen oder auf Trockenbeeten zu entwässern und den entwässerten " Schlamm einem Ofen zwecks Verbrennung aufzugeben (DAS 1 207 538, Schweizer Patentschrift 408 264, USA-Patentschrift 2 144 507). Mit dieser Verfahrensweise ist ein erheblicher Aufwand an Betriebsmitteln und Investitionen erforderlich, denn die Aggregate zur Schlammbehandlung, Filterkuchenbevorratung, Filterkuchentransport und Dosierung beanspruchen erheblichen Raum- und Bedienungsaufwand· Es ist außerdem unerlässlich, daß Arbeitskräfte in den Betriebsablauf regulierend eingreifen müssen und dabei mit dem Schlamm in

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seinen verschiedenen Behandlungsphasen in Berührung kommen, was aus hygienischer Sicht zu beanstanden ist.

Ein weiterer Nachteil, insbesondere bei der Verbrennung im Etagenofen 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 Rauchgas einrichtungen 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 1961, Heft 22, Seite 696). Hierbei entstehen immer wieder^JBetriebsschwierigkeiten durch Anbacken, An-" haften oder Herausquellen von Schlamm, mit den Folgen.

■"■ unhygienischer Arbeitsweise und Geruchbelästigungen. Außerdem ist die Regulierung der Etagenöfen nur mit Schwierig*· keiten möglich, weil eine solche Regulierung nicht verzögerungsfrei arbeiten kann.

ist auch bekannt, die Schlammverbrennung, z.B. in Etagenöfen nur nach vorheriger Trocknung durchzuführen (Wasser, Luft und Betrieb-14, (1970) Heft 1, Seite 38). Dieses Verfahren kann aber nur dann Erfolg haben, wenn die Trocknung praktisch -vollständig ist. Seile Nachteile sind ein hoher

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apparativer Aufwand für die Trockenstufe und eine un-' günstige Ausnützung des Wänneinhaltes der Abgase und damit des Energieinhaltes des Klärschlammes.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Kachteile zu vermeiden und einen Etagenofen zur Verbrennung von Klärschlamm zu schaffen, der einfach, sicher und hygienisch einwandfrei arbeitet, sowie unempflindlich gegen den Einsatz eines Schlammes 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 aus Vortrocknungs-, Brenn- und Kühlzone, sowie in den Etagen der einzelnen Zonen bewegten Rührarmen mit Rührzähnen, der gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der Rührzähne-21, 25 auf den Rührarmen 22, 26, daß innerhalb der Trockenzone praktisch die gesamte Fläche.der Etagen jedoch innerhalb der Brennzone lediglich kreisförmige Flächen der Etagen überstrichen werden.

Die Lösung der zweiten Aufgabe bildet ein Verfahren zur Verbrennung von Klärschlamm in einem aus Vortrocknungs-, Brenn- und RUhlzone gebildeten Etagenofen, das gemäß der Erfindung -dadurch gekennzeichnet ist, daß der Klärschlamm unter Vermeidung einer Ausbildung von Materialwällen getrocknet, aber unter Ausbildung von Materialwällen 28 verbrannt wird.

Durch die Erfindung, die insbesondere in der unterschiedlichen und eigentümlichen Anordnung der Rührzähne auf den verschiedenen Etagen besteht, wird erreicht, daß beim Abfahren des

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Etagenofens keine Feststoffe, die durch Schwelen Anlaß zur Geruchsbelästigung geben, zurückbleiben.

Das Ausbrennen des Materials wird in einer oder mehreren dafür bestimmten Etagen vollständig erzielt.

Im Betrieb werden Zündungen auf den Etagen vermieden, die für die Trocknung vorgesehen sind.

Die Anordnung der Rührzähne auf den Rührarmen und im Verhältnis zum Herdboden bewirkt, daß sich innerhalb der Etagen,in denen das Material getrocknet v/erden soll, keine wallartigen Rückstände ansammeln.

In der. oder den Brennetage(n) werden beispielsweise durch Herausnahme von Rührzähnen, Ringwälle erzeugt, die mit einer höheren Glutschicht, einer höheren Verweilzeit und damit einem besseren Ausbrennen verbunden sind. Zugleich wird • der erwünschte Effekt eines TemperaturSprunges im Material von der Kühlgrenztemperatur auf Verbrennungstemperatur sichergestellt, was für eine geruchsfreie Verbrennung von besonderem Vorteil ist.

Je nach Schlammart kann es von Vorteil sein, in der obersten

Brennetage das Ansteigen des Glutbettes erst in der Mitte der Etage einzustellen, um zu verhindern, daß bei langflammiger Verbrennung Flammenspitzen in die Trockenetage hineinragen und dort zu Ruß- und Geruchsbildung Anlaß geben.

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Zur Stabilisierung des vorgenannten Effektes des Temperatursprunges kann es zweckmäßig sein, zusätzlich Naßschlamm in die letzte Trockerietage zu dosieren, um die Temperatur des Materials in dieser Etage auf den erforderlichen niedrigen Wert einzustellen. Zugleich erhält man mit dieser Maßnahme

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einen Abschreckeffekt, der dafür sorgt, daß die Gastemperatur von dieser Etage ab niedrig liegt und nicht zur Zündung von weitgehendst vorgetrockneten Material führt.

Damit eine Wellenausbildung auf den Trockenetagen mit. Sicherheit vermieden wird, sollte in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Spur eines Rührzahns die des benachbarten Rührzahns teilweise überschneiden. Dies wird erreicht, wenn die Anstellung der Rührzähne auf den 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 Aus- _nützung der Verbrennungswärme der Schlammfeststoffe, sowie gegebenenfalls zugefügter weiterer Brennstoffe, wie Heizöl,-Altöl-oder Müll, arbeitet-der Etagenofen nach der Erfindung äußerst betriebssicher und hygienisch.

Der Schlamm kommt nach der Entnahae-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"System verbleibt und erst wieder in der Kläranlage zu Tage tritt.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, die Schlammverbrennung zu automatisieren, indem Aufgabemenge und Konsistenz des Schlammes stufenlos, beispielsweise unter Ausnutzun^-der Abgastemperaturen geregelt werden.

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

Von besonderem Vorteil ist wegen des einfachen Aufbaues und der minimalen Raumbeanspruchung die Kombination Dekantierzentrifuge/Pumpe/Rohrleitung/ltagenofen. Hierbei wird die Dickstoff menge, in Abhängigkeit von der Abgastemperatur geregelt zugeführt, so daß der Etagenofen selbstgängig·oder nahezu selbstgängig arbeitet* Für diesen Zweck besonders geeignete Zentrifugen sind solche mit zylindrisch-konischer Trommel. Es kann aber auch der Wassergehalt des Schlammes durch zusätzliche Aufgabe von nicht entwässertem Schlamm geregelt werden.

Die vorerwähnte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, die Abgastemperatur auf einem Wert beispielsweise zwischen 150 und 600⁰C,- vorzugsweise 200 - 300⁰C, zu halten. Denn je nach Überschußwärme, die durch Verbrennung des Schlammes und 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 1-5 näher erläutert.

Abbildung 1 stellt eine schematische Darstellung der Anordnung der Rührzähne auf den Rührarmen innerhalb einer Trockenetagc in der Draufsicht dar.

Abbildung 2 veranschaulicht einen Schnitt durch einen Teil einer Trockenetage.

Abbildung 3 stellt eine schematische Darstellung der Anordnung der Rührzähne auf den Rührarmen innerhalb einer Brennetage in der Draufsicht dar.

Abbildung 4 gibt einen Schnitt durch einen Teil einer Brennetage wieder. *

Abbildung 5 zeigt ein Fließschema der erfindungsgemäßen Schlammverbrennung mit automatischer Schlammaufgabe. In den Abbildungen 1 und 3 sind die mit Rührzähnen 21 ,25 besetzten Rührarme 22* zur Erhöhung der Übersichtlichkeit untereinander angeordnet. Im Etagenofen sind diese Rührarme- . unter einem bestimmten Winkel an der Hohlwelle des Etagenofens befestigt.

Jltt*~der Anordnung.der RUhrzähne 21 in Abbildung 1 ist ersichtlich, daß sich ihre Spuren überlappen, so daß eine Ausbildung von Materialwällen mit Sicherheit vermieden wird. Es wird die in Abbildung 2 veranschaulichte ebene auf dem Herdboden 23 liegende Materialschicht erhalten. . ⁴ »

In Abbildung 3 sind die Rührzähne 25 auf den Rührannen derart versetzt angebracht, daß ihre Spuren einzelne kreisringföriaige Flächen bilden, die durch Materialringwälle getrennt sind. Das auf dem Herdboden 27 be-

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findliche Material 28 hat die in Abbildung 4 dargestellten wellenförmige Gestalt.

Durch den während des Prozesses stets nachgelieferten Klärschlamm bewegt sich das auf den HerdbSden 2^ und 27 liegende Material in Richtung auf die Durchfallöffnungen 29 und 30 der einzelnen Etagen, die alternierend ,jeweils in der Nähe des Ofenumfahges bzw. der Hohlwelle des Ofens vorgesehen sind.

Bei dem Fließschema gemäß Abbildung 5 wird einem Eindicker 1 Schlamm entnommen und durch eine Schlammpumpe 2

" über eine Grobstoffentfernung 3 einer Vorrichtung zur Schlammerwänaung 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 zentrifugierbar gemacht. Der. so — vorbehandelnde Schlamm gelangt in die Dekantierzentrifuge 6 mit konisch-zylindrischer Trommel. In das Einlaufrohr dieser Zentrifuge oder in die Zentrifuge selbst kann durch Rohrleitung 14 ein Flockungshilfsmittel, z.B. ein Polyelektrolytj zudqsiert werden. In der Zentrifuge 6 wird der Schlamm veitgehend entwässert. Das abgeschiedene Wasser mit einem relativ niedrigen Feststoffgehalt gelangt

) durch Rohrleitung 13 in die Kläranlage zurück. Der Schlammdickstoff wird:von der Pumpe 7 direkt unter der Zentrifuge übernommen und über eine möglichst glatte, möglichst gerade verijaufende Rohrleitung 15 auf die oberste Etage des Etagenofens 8 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

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Etagenofen entweder kalt oder über die Brennkaamer 16 erwärmt zugeführt. In den Etagenofen kann zum Ausgleich der Wärmebilanz bei Bedarf Altöl durch Rohrleitung 17 zugespeist werden· Eine Mitverbrennung von MUIl ist möglich. Damit die Temperatur in der untersten Trockenetage einen Höchstwert nicht übersteigt, kann Über Leitung 20 Naßschlamm aufgegeben werden.

Das Rauchgas verläßt den Etagenofen durch Rohrleitung 12 und gelangt nach Durchgang durch eine Meßstelle 4 in die Schlammerwärmung 5 und dann in die Rauchgasrei~ nigung 10, die zlB. 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 12 eingebaute Meßstelle 4 enthält ein Kontaktthermometer, das die Rauchgastemperatur ermittelt und über ein Relais Pumpe 2 derart steuert, daß trotz schwankendem Wärmeinhalts der zugeführten brennbaren Materialien in den Etagenofen 8 die Rauchgastemperatur am Kopf des Etagenofens innerhalb einer zulässigen Sehwankungsbreite von plus/minus 5O⁰C konstant bleibt«

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

Die Rohrleitungen können auch dünnflüssigen Schlamm fördern. Sie sind alle spülbar und besitzen die dazu notwendigen Anschlüsse für Spülwasserztalauf und-ablauf·

Vor Inbetriebnahme kann es vorteilhaft sein, die Ver-'bindungsrohrleitung-zwischen der Schlammpumpe und dem

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Etagenofen durch Spülen oder Bedüsen mit Wasser zu befeuchten bevor der Schlamm,' insbesondere der weitgehend entwässerte Schlamm^durch diese Rohrleitung gepumpt
wird. Dadurch werden Anbackimgen und übermäßig hohe
Druckverluste in der Verbindungsrohrleitung vermieden.

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209 843/0273 Patentansprüche

Claims (4)

1. Patentansp r.ü ehe

   Etagenofen zur Verbrennung von Klärschlamm, gebil-

   n.
   det aus Vortrockungs-, Brenn- und Kühl zone, sowie in den Etagen der einseinen Zonen bewegten Rührarmen mit Rührzähnen, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der Rührzähne (21, 25) auf den Rührarmen (22, 26), daß innerhalb der Trockenzone praktisch die gesamte Fläche der Etagen jedoch innerhalb der Brennzone lediglich kreisringförmige Flächen der Etagen überstrichen werden.
2. 2) Etagenofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der Rührzähne (21) innerhalb äer Trockenzone, daß deren Spuren sich überlappen.
3. 3) Verfahren zur Verbrennung von Klärschlämmen in einem au.·?" Vortrocknungs-, Brenn- und Kühlzone gebildeten Etagenofen, dadurch gekennzeichnet, daß der Klärschlamm unter Vermeidung der Aus-

   —bildung von Materialwällen getrocknet, aber unter Ausbildung von Materialwällen (28) verbrannt wird.
4. 4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der letzten Trockenetage Klärschlamm und/ oder Wasser eingeführt wird.

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