DE2243892A1

DE2243892A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von feuchtem material, insbesondere schlamm

Info

Publication number: DE2243892A1
Application number: DE2243892A
Authority: DE
Inventors: Johan Holger Graffman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-09-10
Filing date: 1972-09-07
Publication date: 1973-04-26
Also published as: SE355857B; FR2152779A1; US3808699A

Description

DipUng. Viacenz ν, Raffoy Hamburg, 6. September 1972

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Anmelder: Johan Holger Graffman
Danderdyd, Schweden

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von feuchtem Material, insbesondere Schlamm

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von feuchtem Material _s· insbesondere Granulaten, Puder Brei, Schlamm oder dergleichen.

Bei der Erstellung und bei dem Betrieb von Abwasserreinigungsanlagen treten große Mengen Schlamm auf_e Dieser Schlamm enthält Bestandteile, die dann von großem Wert sind;, wenn der Schlamm zur Bodenverbesserung eingesetzt werden kann. Der hohe Feuchtigkeitsgehalt dieses Schlamms bedingt jedoch hohe Transportkosten bezogen auf eine Gewichtseinheit der schließlich verwendeten Bestandteile^ so daß derartiger Schlamm bisher nicht kommerziell verwendet werden konnte_s auf der anderen Seite aber in großen Mengen bei der Abwasserreinigung anfiel.

Der Wassergehalt von Schlamm^ der von Anfang an sehr hoch ist, kann wesentlich durch Rühren in einem Äbscheidungsbecken herabgesetzt werden, und wenn ein anschließendes Trocknen stattfin- · det, kann der Feuchtigkeitsgehalt auf die Hälfte veringert werden. Ein weiteres Trocknen dieses Schlamms in der vorstehend' genannten Weise erfordert unverhältnismäßig große Anlagen, die wiederum einen Kapitalaufwand bedingen., der ein wirtschaftliches Arbeiten zur Erzeugen eines Trockenproduktes unmöglich macht. Mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 50 % kann der Schlamm noch nicht kommerziell eingesetzt werden und zwar nicht nur wegen der hohen Transportkosten, sondern auch wegen seiner Konsis·*

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tenz, die so ist, daß eine Verteilung auf dem Land durch herkömmliche Landmaschinen nicht möglich ist.

Es sind bereits verschiedene Versuche unternommen worden, um die Schwierigkeiten, die durch die vorstehend beschriebenen Probleme begründet sind, zu beseitigen. Beispielsweise wurde versucht bei der Müllbeseitigung Hitze zu erzeugen und diese zum Trocknen von Schlamm einzusetzen. Diese Versuche waren bis jetzt aber nicht erfolgreich. Die sehr unterschiedliche Zusammensetzung des Mülls wie auch andere Tatsachen - beispielsweise die Schwierigkeit der Handhabung - machte derartige Anlagen groß und kompliziert, so daß die erzeugte Wärme, die zum Trocknen zur Verfügung stand, zu teuer wurde. Bisher ist kein Verfahren bekannt, durch das Schlamm, der ein großes Problem für Abwasserreinigungsanlagen darstellt, wirtschaftlich getrocknet und in ein kommerziell verwendbares Produkt überführt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die die beschriebenen Schwierigkeiten beseitigt werden. Erfindungsgemäß soll nicht nur wirtschaftlich gearbeitet werden, sondern daß hergestellte Trockenprodukt soll in einer Form vorliegen, die zum Verteilen von Landmaschinen (Düngerverteilmaschinen) geeignet ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird grundsätzlich durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst.

Weitere Vorteile und Einzelheiten werden im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die in der einzigen Figur dargestellte Vorrichtung besteht aus einer im Längsschnitt gezeigten Trockenkammer 1 und einer Explosionskammer 2, die ebenfalls im Längsschnitt dargestellt ist. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Wärmequelle 3 und ein Förderband 4 auf.

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Die Trockenkammer ist grundsätzlich zylindrisch, wobei die doppelte Gehäusewand 5 oben und unten in konischen Abschnitten 6 und 7 endet. Die Trockenkammer ist oben mit einer Öffnung 8 ausgerüstet, die durch ein Klappenventil verschlossen ist. Das Klappenventil ist in einem Rauchabzug 10 angeordnet, der mit dem Schornstein 11 in Verbindung steht. Das Ventil ist ausgebildet, damit Gase mit einem geringen Drucküberschuß in der Trockenkammer in den Schornstein strömen können; sonst aber bleibt daa Klappenventil dicht verschlossen. Im Bereich des zylindrischen Abschnittes der Trockenkammer ist ein ringförmiger Kanal 12 vorgesehen, der mit einem Zuführungsrohr 13 verbunden ist. Von dem Kanal 12 führen Düsenöffnungen 14 in die Trockenkammer. In dem unteren Abschnitt der Trockenkammer ist eine Öffnung 15 vorgesehen, die mit einer. Schleuse 16 verbunden ist. Die Schleuse besteht aus einem äußeren zylindrischen Abschnitt 17 und einer Welle 19. Die Welle ist mit Flügeln 18 ausgerüstet, die bei Drehung Material von der Abgabeöffnung von der Trockenkammer zu einem Auslaß 20 transportieren, von dem aus das Material auf einen Förderer 4 abgegeben wird, ohne daß hierbei der Druckzustand in der Trockenkammer im wesentlichen beeinflußt wird.

Die Trockenkammer ist durch ein Rohr 21 mit der Explosionskammer verbunden, die durch einen Zylinder, eine Deckelplatte 22 und ein Boden.23 gebildet ist. Die Deckelplatte ist mit einer Buchse für eine elektrische Zündeinrichtung 24 versehen. Ein Kanal mit einem Ventil 25 führt in die Explosionskammer; Das Ventil ist mit einem einstückigen Arm 27 ausgerüstet, der durch eine Stange 28 mit einer Fühleinrichtung 29 verbunden ist, die über eine Leitung 30 durch den Druck in der Explosionskammer beeinflußbar ist. Das Ventil 25 ist zusammen mit den mit ihm zusammenarbeitenden Teilen so ,angeordnet, daß es in Schließstellung blockiert ist und nur dann öffnet, wenn in der Explosiortskammer ein bestimmter Unterdruck herrscht.

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Die Wärmequelle 3, ist durch ein Rohr 31 mit dem Zwischenraum in dem doppelwandigen Gehäuse der Trockenkammer verbunden.

Die Punktion der Vorrichtung wird im folgenden im einzelnen beschrieben werden, wobei zur besseren Klarheit nur auf wesentliche technische Prinzipien bezug genommen wird. Mit Hilfe der Explosionskammer sollen Druckschwankungen in der Trockenkammer erzeugt werden, wobei diese Druckschwankungen zwischen einem Höchstwert oberhalb des Atmosphärendruckes und einem Tiefstwert wesentlich unterhalb des Atmoshärendruckes stattfinden. Die Druckschwankungen werden so gesteuert, daß die Perioden, an denen Niedrigdruck herrscht so lange wie möglich aufrechterhalten werden, wodurch ideale Bedingungen zum schnellen und wirkungsr vollen Trocknen des in der Trockenkammer vorhandenen Materials gegeben sind. Der sich entwickelnde Wasserdampf tritt dann aus der Trockenkammer aus, wenn der Druck in der Trockenkammer den Atmosphärendruck übersteigt.

Das zu trocknende Material, beispielsweise Schlamm wird so vorbehandelt, daß es in teigförmigem Zustand vorliegt. Dieses teigförmige Material wird unter Druck durch das Rohr 13 in die Vorrichtung eingegeben. Der Druck wird durch eine Schnecke oder dergleichen erzeugt. Dieser Schlamm wird durch den Druck in den ringförmigen Kanal 12 und von diesem durch die Düsenöffnungen in die Trockenkammer eingebracht, wobei der Schlamm aufgrund der rechteckigen Form der Düsenöffnungen Ik eine rechteckige oder ggf. bei entsprechender Form der Düsenöffnungen sternförmige Querschnittsform mit möglichst großer Oberfläche im Verhältnis zu seinem Volumen erhält. In der Trockenkammer wird ein sehr niedriger Druck aufrechterhalten und eine entsprechende, geeignete Temperatur eingestellt, so daß die in der vorstehend gemannten Weise eingegebene Schlamm-enge schnell und wirksam trocknet. Das Trocknen findet statt, wenn der Schlamm in die Kammer eintritt. Die trockenen Bestandteile werden unten in der Trockenkammer gesammelt, und von dort über die Öffnung 15 auf den Förderer 4 mit Hilfe der Schleuse 16 aufgegeben. Die Wandtemperatur der Kammer wird auf einem gewünschten Wert mit Hilfe der Wärmequelle 3 eingestellt, die über das Rohr 31 mit dem Zwischen-

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raum 32 verbunden ist.

Die oben erwähnten Druckschwankungen in der Trockenkammer,durch die die Niederdruckperioden zum Trocknen in der Trockenkammer unterbrochen werden, werden durch die Explosionskammer 2 erzeugt, d.h. entsprechende Druckstöße gelangen von der Explosionskammer 2 über den Kanal 21 in die Trockenkammer. Die Druckschwankungen werden in der im folgenden beschriebenen Weise erzeugt. Zuerst wird über das Rohr 26 eine geeignete Mischung aus Brennstoff und Luft in die Explosionskammer eingegeben. Das Ventil 25 erlaubt den Eintritt des Brennstoffluftgemisches in die Explosionskammer 2. Zu einem geeigneten Zeitpunkt_s wenn die ExpQösionskammer mit Brennstoff-Luft-Gemisch gefüllt ist, erfolgt eine elektrische Zündung mit Hilfe der Zündeinrichtung 24„ Die Verbrennung, die praktisch als Explosion stattfindet, bewirkt eine schnelle Druckerhöhung in der Explosionskammer, wobei das Ventil 25 geschlossen wird_o Der Druck pflanzt sich schnell über den Kanal 21 fort und breitet sich in: der Trockenkammer aus,um schließlich auch das Klappenventil 9 und den Kamin 11 2u erreichen.

Durch diese "Druckwelle" werden Gase _s insbesondere Wasserdampf des getrockneten Schlamms aus der Trockenkammer herausgedrückt. Dieser Vorgang-läuft schnell ab und erzeugt in der Trockenkammer, in der Explosionskammer und in den mit ihr verbundenen Leitungen einen Druck, der dann,, wenn die Explosion beendet ist,, den Atmosphärendruck nur unwesentlich übersteigt_o Der Druck kann durch das Klappenventil 9 eingestellt werden. Die Gastemperatur am Ende der Explosion ist verständlicherweise hoch und liegt bei ungefähr 1500° C Diese Temperatur fällt aber schnell auf eine Temperatur ab, die sich nicht wesentlich von der Wandtemperatur unterscheidet. Bedingt durch die Gasgesetze findet eine Druckabnahme statt, da das Volumen zumindest ungefähr konstant ist« Das Volumen wird im wesentlichen nicht verändert, da das Ventil 25 durch die Fühleinrichtung 29, über die Stange 28 und den Arm 27 geschlossen gehalten wird. Hierdurch wird die Periode_s über die der Druck verhältnismäßig gering ist und unter dem Atmosphären-

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druck liegt,in der Trockenkammer verlängert. Das Wasser, wel- ' ches in der Trockenkammer aus dem Schlamm austritt, verringert im gasförmigen Zustand sein Volumen entsprechend, wodurch eine Druckzunahme bedingt ist. Wenn der Druck in der Druckkammer hierdurch einen bestimmten Wert erreicht hat, der immer noch unterhalb des Atmosphärendruckes liegt, wird das Ventil 25 freigegeben. Hierdurch kann eine weitere Dosis Brennstoff-Luft-Gemisch in die Explosionskammer eindringen, um dort gezündet zu werden. Der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt sich dann in gleicher Weise.

Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, •Abweichungen vorzunehmen. Beispielsweise kann die übertragung der in den Verbrennungsgasen enthaltenen Wärme auf den Schlamm indirekt durch ein anderes Übertragungsmedium oder durch einen Wärmeaustauscher vorgenommen werden. Weiterhin kann ein Teil der Wärme, die in den Verbrennungsgasen enthalten ist, zu dem Zwischenraum 32 zwischen der Doppelwand der Trockenkammer geleitet werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung sind verschiedene Vorteile bedingt. Durch Einstellung eines Unterdruckes wird die Energiemenge, die durch Brennstoff erzeugt wird und zum Betrieb der Anlage erforderlich ist, sehr viel stärker ausgenutzt, als dieses bei herkömmlichen Trocknungsanlagen der Fall ist, bei denen das Trocknen durch übertragung der Wärme auf das zu trocknende Material stattfindet. Trocknung bei Unterdruck ist selbstverständlich - beispielsweise in der Nahrungsmittel-Industrie - bekannt. Hier wird aber vollständig anders gearbeitet, und es bestehen keine Ähnlichkeiten zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren.

Das vorstehend beschriebene Verfahren nach der Erfindung weist weiterhin den Vorteil auf, daß die Vorrichtung eine kompakte, verhältnismäßig kleine Bauweise aufweist, daß kontinuierlich mit geringen Betriebs- und Wartungskosten gearbeitet werden kann und daß das Trocknen wirtschaftlich und für die praktische Schlammtrocknung durchgeführt werden kann, so daß ein kommerziell verwertbares Produkt entsteht.

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Claims

Patentansprüche;

ψ Verfahren zum Trocknen von feuchtem Material, insbesondere Schlamm, bei dem der Schlamm einer aufgeheizten Trockenkammer zugeführt und von dieser nach dem Trocknen wieder entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit der Trockenkammer (1) ein Brennstoff-Luft-Gemisch in einer Explosionskammer (2) einer schnellen, wiederhoibaren Verbrennung oder Explosion in ansich bekannter Weise ausgesetzt wird, um Druckschwankungen zwischen einem hohen Druck während der Verbrennung und einem sich daran anschließenden verhältnismäßig niedrigen. Druck zu bewirken, wobei die auf diese Weise erzeugten Druckschwankungen auf die Trockenkammer übertragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Trockenkammer (1) den Verbrennungsgasen von der Explosionskammer (2) direkt ausgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenkammer (1) über Zxcischenwände oder ein anderes Medium indirekt den Druckschwankungen in der Explosionskammer (2) ausgesetzt wird. .
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Trockenkammer zur Aufnahme und zur Abgabe des zu trocknenden Materials, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenkammer (1) eine Explosionskammer (2) aufweist oder mit dieser verbunden ist, in der eine pulsierende, schnelle Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches stattfindet; daß die Verbindung zwischen der Trockenkammer und der Explosionskammer so gebaut und angeordnet ist, daß die durch die Verbrennung erzeugten Druckschwankungen auf den Innenraum der Trockenkammer übertragbar sind; und daß die Trockenkammer in dem Auslaß (8) zur Umgebung mit einem Ventil (9) versehen ist, das Druckerhöhungen in der Trockenkammer freigibt aber bei Entstehung eines Unterdruckes schließt.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Explosionskairaner (2) mit der Trockenkammer (1) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Eingabe des feuchten Materials Rohrleitungen oder Kanäle (12, 13) vorgesehen sind, die mit Düsenöffnungen(14) verbunden sind, die in die Trockenkammer (1) führen, wobei die Düsenöffnungen (14) einen rechteckigen oder sternförmigen Querschnitt aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenkammer (1) doppelwandig (5) ausgebildet ist und das der Zwischenraum (32) zwischen den beiden Wänden mit einer Wärmequelle (3).
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenkammer (1) durch einen Kanal (21) mit der Explosionskammer (2) verbunden ist, wobei die Explosionskammer mit einem Ventil in der Ansaugleitung (26) ausgerüstet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (25) in der Ansaugleitung ein Gestänge (27, 28) aufweist, das mit einer Fühleinrichtung (29) verbunden ist, die das öffnen dieses Ventiles (25) steuert.

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