DE2308174A1 - Verfahren zum trocknen und aufbereiten des bei der zuckergewinnung anfallenden carbonatationsschlamms, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum trocknen und aufbereiten des bei der zuckergewinnung anfallenden carbonatationsschlamms, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2308174A1 DE19732308174 DE2308174A DE2308174A1 DE 2308174 A1 DE2308174 A1 DE 2308174A1 DE 19732308174 DE19732308174 DE 19732308174 DE 2308174 A DE2308174 A DE 2308174A DE 2308174 A1 DE2308174 A1 DE 2308174A1
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Fritz Dr-Ing Schoppe
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J6/00Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
    • B01J6/001Calcining
    • B01J6/004Calcining using hot gas streams in which the material is moved
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/10Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by fluid currents, e.g. issuing from a nozzle, e.g. pneumatic, flash, vortex or entrainment dryers
    • F26B17/101Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by fluid currents, e.g. issuing from a nozzle, e.g. pneumatic, flash, vortex or entrainment dryers the drying enclosure having the shape of one or a plurality of shafts or ducts, e.g. with substantially straight and vertical axis

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Description

  • Verfahren zum Trocknen und Aufbereiten des bei der Zuckergewinnung anfallenden Carbonatationsschlamms sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren, den in der Zuckerindustrie anfallenden Carbonatationsschlamm zu trocknen, aufzuarbeiten und die dabei entstehenden Produkte CaO und CO2 in den Prozess der Zuckergewinnung zurückzuführen.
  • Der Carbonatationsschlamm ist ein Abfallprodukt bei der Zuckergewinnung. Er enthält im wesentlichen CaCO3, organische Bestandteile wie Eiweiss und Saccharose sowie sonstige Verunreinigungen, wie z.B. Faserreste, Sand und kleine Steinchen u.dergl. mehro Er fällt in der Regel in Form einer lehmartigen, stichfesten Masse als Filterkuchen mit ca. 50 ß Wassergehalt an.
  • Dieser Schlamm wird zu einem geringen Teil als Dünger und für Aufschüttungszwecke verwendet. Der weitaus überwiegende Teil wird in der Nähe der Zuckerfabriken in speziell angelegten Teichen abgelagert und stellt einen nicht unwesentlichen Unkostenfaktor dar; überdies beeinträchtigt er die Umwelt beträchtlich.
  • Um dem zu begegnen, wurden wiederholt Versuche unternommen, den Schlamm zunächst zu trocknen. Dies ist zwar mit den bekannten Trocknungsmaschinen, wie Walzen- oder Etagentrocknern, möglich, diese erfordern jedoch einen erheblichen Bau-und Betriebsaufwand, so dass es bisher nur vereinzelt zum Bau entsprechender Trocknungsanlagen gekommen ist.
  • Unter speziellen lagebedingt relativ günstigen Bedingungen wurden in Kalifornien (USA) zwei Anlagen gebaut, bei denen die Trocknung mit der anschliessenden Kalzination des getrockneten Schlamms kombiniert wurde. Im einen Fall enthält eine solche Anlage einen Etagenofen, der jedoch nur unbefriedigende Umsetzungsgrade erreichte und erhebliche betriebliche Schwierigkeiten verursachte, die in der Natur des Schlamms liegen. Es ist bisher nicht gelungen, diese Schwierigkeiten zu überwinden. Eine zweite Anlage arbeitet mit einem Drehrohrofens wobei die Kalzinationswärme zur endgültigen Trocknung des Schlamms mit herangezogen wurde0 Nach grossen Mühen gelang es, mit diesem Drehrohrofen einigermassen annehmbare Ergebnisse zu erreichen; er verursacht jedoch einen derartig grossen Kosten- und damit Bauaufwand, dass sein Einsatz nur in Sonderfällen möglich ist. Auch kann eine derartige Anlage der Betriebskosten wegen nur dort sinnvoll eingesetzt werden, wo die Energiekosten relativ niedrig sinne Bei der Beseitigung und Ablagerung des anfallenden Schlamms ging man bisher zumeist so vor, dass man den stichfesten, als Filterkuchen anfallenden Carbonatationsschlamm zunächst mittels Schneckenförderer pastifizierte und mittels geeigneter Pumpen in Form eines fliessfähigen Breies durch Rohrleitungen in die Ablagerungsteiche pumpte, wobei häufig in die Rohrleitungen noch Druckluft eingeblasen wird, um ein Verstopfen der Rohrleitungen zu verhindern.
  • Im Bestreben, zu einer Lösung des in Betracht kommenden Problems mit erträglichem Bauaufwand zu kommen, wurde durch systematische Versuche gefunden, dass sich der zunächst in Form von stichfesten Filterkuchen anfallende Schlamm, solange er noch frisch ist, beim Aufbringen einer Schubspannung vorübergehend in einen so dünnflüssigen Zustand versetzen lässt, dass man ihn mit geeigneten Vorrichtungen zerstäuben kann.
  • Dies ist nun allerdings nicht so einfach, als dass man den Schlamm dann mit reinem Flüssigkeitsdruck in Zerstäubungsdüsen, etwa ähnlich wie Heizöl, zerstäuben kann; die dabei entstehenden Tropfen sind viel zu grob. Daher ist in zwar an sich bekannter Weise eine zusätzliche Zerstäubungsenergie anzuwenden; beispielsweise eignen sich hierfür Druckluft oder Dampf. Ausserdem muss die Zerstäubungsdüse nach den bekannten Regeln der Technik den vorerwähnten spezifischen Eigenschaften des Schlamms angepasst sein.
  • Bei den Versuchen wurde auch festgestellt, dass mit dem in Zuckerfabriken üblicherweise anfallenden Heizdampf von 3 bis 4 atü eine Menge von ca. 2,4 m3/h Schlamm mit 1,7 atü Schlammdruck bei befriedigender Zerstäubung eine Zerstäubungslänge von nur 3,5 bis 4 m ergab. Dies genügt nun aber nicht für den angestrebten Zweck, weshalb hierzu weitere Massnahmen notwendig waren.
  • Zu besonders vorteilhaften Ergebnissen gelangte man, als man aufgrund der zuvor erwähnten Feststellungen den Schlamm in einen heissen Gasstrom eindüste und in der Strömung trocknete. Wesentlich ist aber, dass der Gasstrom in besonderer Weise geführt wird. Der Strömungsverlauf muss in der Trocknungszone den Eigenschaften des Carbonatationsschlamms angepasst sein. Der heisse Gasstrom muss im wesentlichen vertikal von unten nach oben strömen und weiterhin wenigstens ein Gebiet einer Rückströmung von oben nach unten enthalten, in das der zu trocknende Schlamm | in fein verteilter Form eingeführt wird. Auf diese Weise geraden die von der Rückströmung mitgeführten Schlammtropfen dann in die aufsteigende Strömung heisser Gase und haben in dieser hinreichend Gelegenheit, trotz der kurzen Verweilzeit auszutrocknen, bevor sie mit irgendwelchen Trocknerwänden in Berührung kommen.
  • Die aufsteigende Heissgasströmung ergibt dabei in bekannter Weise den weiterhin angestrebten Effekt, dass grössere Partikel langsamer nach oben getragen werden als kleine Partikel und dadurch die erforderliche längere Trocknungszeit erhalten, so dass die notwendige, gleichmässige Durchtrocknung der Schlammtropfen erreicht wird.
  • Um aber die erwünschte bzw. eine ausreichende Trocknung der Schlammtropfen zu erreichen, ist es notwendig, dass das Verfahren derart gesteuert wird, dass die spezifische Wasserverdampfungsleistung in der Trocknungszone oberhalb von ca.
  • 200 kg/m3 h, vorzugsweise jedoch zwischen ca. 500 und 2000 kg/m3 h liegt.
  • Der erfindungsgemäss für die Rückgewinnung des CaO aufbereitete bzw. in feinen Teilchen vorliegende Schlamm wird in der Regel anschliessend rückgebrannt (kalziniert), wobei die organischen Beimengungen des Schlamms verbrannt und das CaCO3 zu CaO und CO2 zersetzt wird. Dies geschieht beispielsweise gemäss den Vorschlägen nach dem Patent 2 257 539, wonach u.a. die Verbrennungswärme der organischen Bestandteile zur Deckung der Kalzinationswärme herangezogen wird. Der Kalzinationsprozess muss dabei innerhalb gewisser Temperaturgrenzen verlaufen, um einerseits eine hinreichende Entsäuerung des CaCO3 zu erreichen, andererseits eine Sinterung des CaO zu vermeiden. Hieraus sowie dem Luftbedarf der Verbrennung der organischen Bestandteile folgt eine bestimmte Abgasmenge von wenigstens der Entsäuerungstemperatur. Es hat sich nun gezeigt, dass der in den Verbrennungsabgasen verfügbare Wärmeinhalt bei geeigneter Prozessführung gerade ausreicht, um die im Carbonatationsschlamm nach dem Filtern noch vorhandene Feuchtigkeitsmenge zu verdampfen.
  • Somit wird in weiterer Ausbildung des erfindungsgemässen Vorschlags empfohlen, bei der Strömungstrocknung des Schlamms die Abwärme des Brennprozesses zu verwerten. Es kann dabei erforderlich sein, zur Vermeidung einer zu frühzeitigen Zersetzung der organischen Bestandteile die Abgase aus dem Brennprozess durch rezirkulierte Trocknerabgase zu verdünnen.
  • Das überraschende Ergebnis einer solchen Prozessführung ist, dass der C02-Gehalt der solchermassen nach der Trocknung anfallenden Abgase nach Kondensation des Trocknungswassers noch 20 bis 22 ß erreicht und damit hinreichend gross ist, um in der Saturation verwendet werden zu können.
  • Bei den zuvor erwähnten bekannten Vorriclltuncen werden nur C02-Gehalte von etwa 12 Gs im Abgas erreicht, die fiir eine moderne Zuckerfabrik jedoch wesentlich zu niedrig sind.
  • Der hohe C02-Gehalt der Abgase beim erfindungsgemäss geführten Verfahren ist neben der Ersparnis an Bauaufwand der Trocknungsanlage ein wesentlicher Vorteil der Erfindung.
  • Der Bauaufwand der Strömungs trocknungsanlage wird iiblicherweise durch die Wasserverdampfungsleistung pro m3 Trocknervolumen gekennzeichnet. Bei Walzen-, Drehrohr- oder Etagentrocknern liegt die spezifische, auf das umbaute Trocknervolumen bezogene Wasserverdampfungsleistung bei 60 bis 100 kg/m3 h; bei dem erfindungsgemässen Verfahren liegen diese bei 500 bis 800 kg/m3 h. Es wird daher eine Reduzierung des Bauvolumens auf fast den zehnten Teil erzielt.
  • In den Figuren 1 bis 4 der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung anhand besonders vorteilhafter Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 ein Schaltbild für eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung des Trockners der Anlage, Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung des Trockners mit Dimensionsbezeichnungen, Fig. 4 ein Schaltbild einer abgeänderten Anlage.
  • Aus Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ersichtlich.
  • Der mittels Pumpen P odOdgl. Maschinen bis zur Pumpfähigkeit verflüssigte Schlamm S wird in bekannter Weise durch eine Rohrleitung dem Trockner 11 zugeführt und in diesen in Form von Tropfen eingesprüht. Weiterhin wird in den Trockner 11 ein heisser Gasstrom eingeleitet, der diesen durchströmt. Das entstehende Abgas As das auch den Wasserdampf aus der Trocknung enthält, wird von dem getrockneten, staubförmigen Schlamm T in dem Staubabscheider 12 getrennt.
  • Hinter dem Staubabscheider 12 wird ein Teilstrom A" entstaubten Gases abgezweigt und dem in den Trockner 11 eintretenden Heissgas H' zugesetzt, so dass das entstehende Gemisch H' + A" in den Trockner 11 eintritt.
  • Das Heissgas H' hat mindestens die Kalzinationstemperatur von 8500 bis 9000 und üblicherweise 9500 bis 100000 Das aus dem Trockner 11 austretende Abgas A hat eine Temperatur von etwa 2000; durch Auswahl geeigneten Mengenverhältnisses hat das Gemisch H' + A" eine Temperatur zwischen etwa 2000und 8000, bevorzugt etwa 5000 bis 6000.
  • Die nach der Abzweigung des Teilstroms A" verbleibende Abgasmenge A' hat einen Gehalt von ungefähr 50 % Wasser und etwa 20 bis 22 * C02, bezogen auf trockenes Abgas.
  • Der Teilstrom A" wird durch ein Gebläse 13 zum Trocknereintritt gefördert.
  • Der im Staubabscheider 12 abgeschiedene staubförmige Trokkenschlas T wird direkt - gegebenenfalls mit Hilfe von Trägerluft oder Trägergas - dem Kalzinator 14 zugeführt.
  • Die Verbrennungsluft L wird von einem Gebläse 15 gefördert.
  • Sie kann in einem zur Kühlung des gebrannten Kalkes K dienenden Wärmetauscher 16 zur Warmluft L' und gegebenenfalls in einer weiteren Erwärmungseinrichtung, beispielsweise einer Brennkammer 17, unter Zufuhr von Brennstoff B" zur Heissluft L" erhitzt werden.
  • Im Kalzinator 14 wird der aus dem Staubabscheider 12 kommende Trockenschlamin T zu Ca0 unter gleichzeitiger Verbrennung seiner organischen Bestandteile kalziniert.
  • Das dabei entstehende Heissgas H hat dabei wenigstens die Entsäuerungstemperatur des Kalks K, vorzugsweise ca. 9000 bis 1000°, und tritt zusammen mit dem gebrannten Kalk K aus dem Kalzinator 14 aus. Sie wird im Staubabscheider 18 in bekannter Weise von dem gebrannten Kalk K getrennt. Das entstehende, entstaubte Heissgas H' wird dann in beschriebener Weise dem Trockner 11 zugeführt während der abgeschiedene gebrannte Kalk K beispielsweise mittels des Wärmetauschers 16 abgekühlt und in der Regel der Kalkmilcherzeugung zugeführt wird.
  • Der gebrannte Kalk Kg der aus dem Staubabscheider 18 austritt, ist dabei noch stark fluidisiert. Er enthält noch eine gewisse Heissgasmenge mit einem entsprechenden CO2-Gehalt. Um eine Rekombination des gebrannten Kalks K bei seiner weiteren Abkühlung zu vermeiden, ist vorzusehen, ihm eine Trägerluft TL über ein Gebläse 19 zuzuführen und ihn mit deren Hilfe durch den Wärmetauscher 16 zur Kalkmilcherzeugung zu transportieren.
  • Die Kalkmilcherzeugung ist unter Verwendung des in vorbeschriebener Weise gewonnenen Kalks K besonders einfach, da zur Hydratisierung ein einfacher Gaswascher bekannter Bauart verwendet werden kann.
  • Die Trägerluft TL kann auch der Luftmenge L oder der vorgewärmten Luft Lt entnommen werden. Ebenso kann zur Förderung des aus dem Staubabscheider 12 austretenden Trockenschlamms T zum Kalzinator 14 ein Trägergas verwendet werden.
  • Die günstigen Eigenschaften des erfindungsgemässen Verfahrens, insbesondere der hohe 002-Gehalt im Abgas, können nur dann erzielt werden, wenn die Wärme des Heißgases H1 hinreichend weit ausgenutzt wird. IIierzu ist eine sehr gleichmässige Verteilung des versprühten Schlamms S im Trockner 11 über das in diesen eintretende Gemisch H + A" erforderlich, denn bei einer schlechten Verteilung würden heisses ungenutzte Gassträhnen aus dem Trockner 11 austreten und für die Nutzung verloren gehen. Dies würde wiederum eine Erhöhung der Heissgasmenge Ht und damit zwangsläufig eine Vergrösserung der Abgasmenge At und eine Verringerung von dessen C02-Gehalt zur Folge haben, was wiederum für die Saturation unerwünscht ist.
  • Weiterhin müssen die besonderen Eigenschaften des in gewissem Umfang klebrigen, verflüssigten Schlamms S berücksichtigt werden. Diese Eigenschaften haben zur Folge, dass sowohl feine wie auch grobe Tropfen bei der Versprühung entstehen. Grobe Tropfen erfordern zur vollständigen Durchtrocknung insbesondere ihrer organischen Bestandteile grössere Verweilzeiten. Kleinere Tropfen müssen den Trockner so schnell wie möglich verlassen, weil sie sonst bei dem erforderlichen grossen Temperaturgefälle bis zur Verkokung oder gar Entzündung ihrer organischen Komponenten erhitzt würden. Dies würde aber die Wärmebilanz stören9 da die Verbrennung der organischen Bestandteile erst im Kalzinator erfolgen darf.
  • Das selektive Verhalten des Trockners hinsichtlich der unterschiedlichen Tropfengrösse des Schlamms S wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass als Trockner ein in Fig. 2 dargestellter Strömungsapparat verwendet wird, der im wesentlichen aufrecht steht und von unten nach oben von dem Gasgemisch H' + A" durchströmt wird, wobei in dem Trockner wenigstens eine Zone R kräftiger Rückströmung vorhanden ist.
  • Dies kann entweder durch eine bekannte Wirbelschicht erzielt werden, wobei oberhalb des Rostes eine ganze Reihe solcher Rückströmungen vorhanden ist. Besonders günstig ist es jedoch, einen Trockner 11 zu verwenden, der drehsymmetrische Gestalt hat und dem das Gemisch Itt + A" in seinem unteren Bereich derart mit Drall zugeführt wird, dass es zu der erwünschten Rückströmung kommt. Der Schlamm wird dann zentral in die Rückströmung im Trockner eingesprüht.
  • Der Trockner 11 enthält eine Kammer, die sich von einem unten liegenden kleinen Querschnitt zu einem oben liegenden grossen Querschnitt erweitert. Besonders straffe und kontrollierbare Strömungsverhältnisse ergeben sich bei geradliniger Erweiterung der Trocknerwände 21.
  • Die Drallerzeugung der heissen Gemischmenge H' + A" wird durch eine Eintritts spirale 22 oder ein gleichwertiges Schaufelgitter bewirkt. Die Gemischströmung aus der Eintrittsspirale 22 strömt dabei mit Drall entlang der Trocknerwände 21 bis zum Austrittsquerschnitt 23. Die Zerstäubungseinrichtung 24 für den Schlamm S befindet sich zentral oben auf dem Trockner. Abgekühltes Abgas A verlässt den Trockner durch-eine Austrittsspirale oder einen anderen strömungsgünstigen Austrittsquerschnitt 25.
  • Durch die Rotation der Strömung in der Eintrittsspirale 22 wird in bekannter Weise erreicht, dass sich in dieser ein starker Unterdruck 26 einstellt, der einen Teil der Strömung aus dem Austrittssammelraum 23 in Form einer zentralen Rückströmung 27 bis zur Unterdruckzone 26 zurücksaugt.
  • Zwischen der Rückströmung 27 und der wandnahen, bereits beschriebenen Durchsatzströmung 28 bildet sich eine Turbulenzzone von bisher im Trocknerbau nicht bekannter Intensität, die die erfindungsgemäss erforderliche, schnelle Durchmischung zwischen heissem Gas und zerstäubter Schlammmenge bewirkt.
  • Der Kalzinator 14 hat vorzugsweise die gleiche Form wie der Trockner 11.
  • Versuche zeigten, dass eine Durchmischung der in die Appa--rate eingeleiteten Komponenten dann besonders intensiv ist, wenn gemäss Fig. 3 folgende Abmessungsverhältnisse sowohl beim Trockner 11 wie auch beim Kalzinator 14 eingehalten sind: D d = 1,5 ... 3, bevorzugt 1,8 - 2,5 L = 3 ..0 d b d = 0,5 .. 0,7 3 d = 1 ... 2 , wobei weiterhin der Spiralwinkel der Eintrittsspirale 22 gegen die Umfangsrichtung zwischen 5 und leu0, vorzugsweise zwischen 7 und 120 liegt.
  • Wie vorangegangene Untersuchungen zeigten, ist dieses Strömungsbild nicht abhängig von der Reynoldszahl, d.h. nicht von Abmessung, Geschwindigkeit oder Temperatur der Komponeunten. Das bedeutet dass hier äusserst einfache Modellgesetz*^gelten; man kann bei Wahrung zuvor angegebener Massverhältnisse die Abmessungen des Trockners und des Kalzinators einfach verhältnisgleich vergrössern oder verkleinern, wodurch die Durchsätze mit den Querschnitten und damit dem Quadrat der Abmessungen verändert werden.
  • Die Strömungsgeschwindigkeiten sind jeweils so zu wählens dass sie wenigstens zum Austragen der erzeugten feinkörnigen Produkte ausreichen; aus der Wärmebilanz ergeben sich die Gasmengen und damit die Strömungsquerschnitte.
  • Nach den bekannten Regeln des Drallsatzes kann dabei der kleine Durchmesser d um bis zu etwa 40 ß verkleinert werden, wenn gleichzeitig die Breite b der Eintrittsspirale 22 um den gleichen Betrag vergrössert wird, und umgekehrt. Die Umfangsgeschwindigkeiten in der Eintrittsspirale 22 und der Unterdruck 26 in ihrem Zentrum bleiben dabei näherungsweise unverändert.
  • Wenn die Gefahr von Anbackungen schlecht zerstäubter Tropfen an die Wände 21 des Trockners 11 besteht, können diese an Stelle der konischen Gestalt im unteren Bereich stärker und im oberen Bereich weniger stark erweitert werden, wodurch sich eine ausgebauchte Gestalt des Trockners ergibt Das gleiche gilt für den Kalzinator.
  • Weiterhin kann es zweckmässig sein, im Zentrum der Eintrittsspirale 22 des Trockners oder entsprechend des Kalzinators eine zentrale Abzugsvorrichtung für durchfallende, grobe Bestandteile anzuordnen.
  • Durch die erfindungsgemässe Verwendung des in bestimmter Weise ausgebildten Trockners erreicht man einen doppelten Zweck. Einerseits lässt sich der Bauaufwand des Trockners noch weiter verkleinern und andererseits die Aufheizgeschwindigkeit der Schlammtropfen soweit steigern, dass diese eine kritische Grenze übersteigt. Dann hat der im Inneren der Schlammtropfen entstehende Wasserdampf keine hinreichende Zeit mehr, aus den Tropfen in der in Sprühtrocknungstürmen üblichen Weise heraus zu diffundieren. Der Dampfdruck in den Tropfen steigt dabei so schnell und so hoch, dass er die Tropfen zu extrem feinen Partikeln zerreißt, die schnell durchtrocknen und infolge der Zerreissung eine physikalisch aktive Oberfläche haben0 Dieses hat aber wiederum zwei Folgen: einmal kann bei dieser erhöhten Aufheizgeschwindigkeit und damit kürzeren Verweilzeit ein höheres Temperaturgefälle im Trockner verwendet werden, wodurch Wärme gespart wird, und weiterhin erhalten die entstehenden Trockenschlammpartikel eine physikalisch aktivierte Oberfläche und agglomerieren in hohem Masse zu grösseren Sekundärpartikeln, die sich in dem Staubabscheider leicht und mit sehr hohem Wirkungsgrad abscheiden lassen.
  • Daraus ist es erklärbar, dass bei Versuchen unter den erfindungsgemässen Bedingungen in einfachen Zyklonen bereits bei Primärpartikelgrössen unter 1 Nicron Abscheidegrade von über 90 96 erzielt wurden. Bei Verwendung hochwertigerer Staubabscheider, wie beispielsweise Drehströmungsabscheider bekannter Bauart, werden Abscheidegrade zwischen 90 und 100 cd0/ erreicht, so dass eine weitere Entstaubung der Abgasmenge A1 vor der Kondensation des Trocknungswassers und der endgültigen Auswaschung der Verunreinigungen normalerweise nicht mehr erforderlich ist.
  • Die gleichen Überlegungen hinsichtlich des Abscheidegrades und des Verhaltens der kalzinierten Partikel gelten auch für den Kalzinator 14 und den nachfolgenden Staubabscheider 18. Auch hier entsteht bei geeigneter Verfahrensführung ein oberflächenaktivierter Kalk K, der sich zu grösseren Sekundärpartikeln agglomeriert und im Staubabscheider 18 trotz der Gastemperatur von ca. 9000 bis 10000 in hinreichend hohem Masse abgeschieden werden kann.
  • Aus Fig. 4 ist eine abgeänderte Anordnung der Anlage nach Fig. 1 erkennbar, die insbesondere bei grösseren Anlagen noch eine weitere Ersparnis an Bauaufwand ergibt. Bei dieser Anlage wird der Teilstrom A" für die Beimischung zum Heissgas H1 bereits vor dem Staubabscheider 12* aus dem Abgasstrom A abgezweigt und über einen gesonderten, kleineren Staubabscheider 12** entstaubt. Dadurch kann der Staubabscheider 12* kleiner gehalten werden, was bei grossen Anlagen eine Ersparnis an Bauaufwand und Energieverbrauch ergibt.
  • Die Trockner 11 bzw. 11* können selbstverständlich auch ohne gleichzeitig mitlaufende Kalzination im Kalzinator 14 betrieben werden. Dabei dient der Vorwärmer 17 beispielsweise als Brennkammer, dessen Abgase zur direkten Beheizung des Trockners 11 bzw. 11* Verwendung finden; das erzeugte Ileissgas H passiert hierbei lediglich den Kalzinator 14 und den Staubabscheider 18.
  • Soll lediglich getrockneter, feinkörniger Trockenschlamm T, beispielsweise als Düngemittel, erzeugt und nicht weiter kalziniert werden, können der Kalzinator 14 und der Staubabscheider 18 nebst Hilfsgeräten fortgelassen oder abgeschaltet werden. Die Wirtschaftlichkeit der Anlage bleibt dabei trotzdem gewahrt, wozu die Rückführung des Teilstroms A" beiträgt.
  • Meistens reicht der Heizwert der organischen Bestandteile des Trockenschlamms T aus, um die Kalzinationswärme im Kalzinator 14 zu decken. Sollte dies nicht der Fall seint kann zusätzlich Brennstoff Bt zum Ausgleich der Wärmebilanz in den Kalzinator eingebracht werden0 Dies kommt insbesondere dann in Betracht, wenn zu Beginn einer Zuckerkampagne die Anlage erstmals wieder in Betrieb genommen wird und noch kein Carbonatationsschlamm zur Verfügung steht. In diesem Fall kann einfacher gemahlener Kalkstein mit einer entsprechenden Brennstoffmenge Bw in den Kalzinator eingesetzt werden.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren ist ohne Änderung zur Kalzination auch von Carbonatschlämmen aus anderen Industriezweigen geeignet, insbesondere solchen, bei denen der Schlamm organische Verunreinigungen enthält und wenn gegebenenfalls anschliessend Kalkmilch erzeugt werden soll, In gewissem Umfang ist dies in der Soda- und der Zellstoffindustrie der Fall.
  • In der Regel geht bei der Zuckergewinnung stets ein gewisser Teil des eingesetzten gebrannten Kalks verloren, der nicht rezirkuliert werden kann. Hierzu wird zusätzlicher, gemahlener Kalkstein KS gemeinsam mit dem Trockenschlamm T in den Kalzinator 14 eingebracht. Je höher der Anteil an zusätzlichem Kalkstein KS ist, desto höher muss entsprechend der Wärmebilanz auch der Anteil des zusätzlichen Brennstoffs Bt sein.

Claims (16)

  1. Patentansprüche
    #. Verfahren zum Trocknen und Aufbereiten von insbesondere in der Zuckerindustrie anfallenden Carbonatationsschlämmen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm durch Erzeugung von Schubspannungen verflüssigt und in einen im wesentlichen von unten nach oben strömenden und zumindest eine abwärts führende Rückströmung enthaltenden Heissgasstrom derart eingedüst wird, dass die abwärts führende Rückströmung die Schlammtropfen im Verlaufe ihres Trocknungsweges an die aufwärts führende Strömung heisseren Gases übergibt, welche diese dann aus der Trocknungszone herausträgt, wobei in der Trocknungszone die spezifisch. Wasserverdampfungsleistung oberhalb von 200 kg/m3h, bevorzugt zwischen 500 und 2000 kg/m3h gehalten wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittstemperatur der heissen Gase in die Trocknungszone zwischen ca. 400 und 800, bevorzugt zwischen ca. 500 und 700°C, liegen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Austrittstemperatur der heissen Gase und des getrockneten Sohlammes aus der Trocknungszone zwisohen ca. 100 und 3000, bevorzugt zwischen ca. 150 und 2500, beträgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm mittels Dampf oder Druck in die Trocknungszone eingesprüht und zerstäubt wird0
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm mittels eines angetriebenen Rotationszerstäubers in die Trocknungszone eingesprüht und zerstäubt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, daduroh gekennzeichnet, dass die heissen, dem Trockner zugeführten Gase die Abgase eines Kalzinators sind, in dem der getrocknete Schlamm kalziniert und in ihm gegebenenfalls vorhandene organische Bestandteile zur wenigstens teilweisen Deckung der Kalzinationswärme verbrannt werden.
  7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der aus dem Trockner austretenden abgekühlten Abgase nach Entstaubung zurückgeführt und den in den Trockner eintretenden Heiesgasen beigemischt werden.
  8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem aus dem Kalzinator austretenden kalzinierten Staub nach dessen Trennung von dem heissen Abgas ein C02-armes Gas, wie beispielsweise Luft, beigemischt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem kalzinierten Staub vorgewärmte Luft beige mischt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Staub-Luftgemisch einen Wärmetauscher passiert.
  11. 11. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch wenigstens einen aufrecht stehenden Strömungstrockner mit einer von unten nach oben führenden Durchsatzströmung und wenigstens einer Rückströmungszone, einen nachgeschalteten Staubabscheider und einen vorgeschalteten Heissgaserzeuger, wobei der Trockner eine Einrichtung zum Einbringen und Versprühen des zu zerstäubenden Schlammes aufweist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch folgende Bauelemente: einen aufrecht stehenden Strömungstrockner mit einer von unten nach oben verlaufenden Durchsatzströmung und wenigstens einer Rückströmung, einen nachgeschalteten Staubabscheider, einer Eintragevorrichtung für den abgeschiedenen Staub in einen Kalzinator, einen aufrecht stehenden, vorwiegend von wenigstens unten nach oben von Heissgas durchströmten und eine Rückströmungszone aufweisenden Kalzinator, wenigstens eine Vorwärmvorrichtung für die in den Kalzinator eintretende heisse Luft, gegebenenfalls Zuführungsmittel für zusätzlichen Brennstoff in den Kalzinator, einen Staubabscheider zum Abscheiden des erzeugten heissen kalzinierten Staubes aus dem aus dem Kalzinator austretenden Heissgasstrom sowie Gebläse zur Förderung von Luft- bzw. Gasen.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockner bzw. Kalzinator einen aufrecht stehenden, drehsymmetrischen Hohlraum aufweist, der sich von unten nach oben von einem kleinen Eintrittsdurchmesser zu einem grossen Austrittsdurchmesser in kegeliger oder gegebenenfalls ausgebauchter Form erweitert in welchen eine unten liegende Eintritts spirale einmündet und der mit einer oben liegenden vorzugsweise tangentialen Äustrittsvorrichtung für Abgas und erzeugtes staubförmiges Produkt, mit einer zentralen Eintragevorrichtung für das zu trocknende bzw. zu kalzinierende Produkt ausgerüstet ist.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch folgende Abmessungsverhältnisse : D/d = 1,5 .... 3, bevorzugt 1,8 - 2,5 L/d = 3 ... 4,5 d b n ' °t5 ... 0,7 d = 1 .... 2 sowie durch einen Spiralwinkel der unten liegenden Eintrittsspirale gegen die Umfangsrichtung von 5 bis 15, bevorzugt 7 bis 120.
  15. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalzinator Vorrichtungen zum gleichzeitigen Eintragen von Trockenschlamm und zusätzlichem Kalkstein aufweist.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Staubabscheider als Drehströmungsentstauber ausgebildet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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