DE2324351A1 - Anlage zum behandeln von schlamm, insbesondere abwasserschlamm - Google Patents
Anlage zum behandeln von schlamm, insbesondere abwasserschlammInfo
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Description
Düsseldorf, den 7· Mai 1973
Vereinigte Kesselwerke AG
h Düsseldorf, Werdener Straße 3
Anlage zum Behandeln von Schlamm, insbesondere
Abwasserschlamm
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Schlammkonditionierung hat den Zweck, die weitgehend kolloidale Struktur des Schlammes zu zerstören
und die Feststoffe zur Koagulation zu bringen, so daß sie vom Wasser z.B. durch Absetzen, Filtrieren oder Zentrifugieren
leicht getrennt werden können. Hierzu wird der Schlamm in einem Reaktor eine zeitlang unter erhöhter
Temperatur und dem entsprechenden erhöhten Druck gehalten, der sich aus dem Sattdampfdruck und einem Gaspartialdruck
zusammensetzt. Bei bekannten Anlagen wird der unbehandelte Schlamm, bevor er in den Reaktor eingeleitet
wird, in einem indirekten Wärmeaustauscher durch den noch heißen aus dem Reaktor austretenden
Schlamm im Gegenstrom vorgewärmt. Zum Ausgleich der unvermeidlichen Wärmeverluste ist noch eine zusätzliche
Wärmezufuhr erforderlich. Diese erfolgt z.B. durch weitere Erwärmung des Schlammes in einem zweiten indirekten
Wärmeaustauscher, dem als Wärmeträger z.B. Dampf»
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Heißwasser, Rauchgas oder Thermoöl zugeführt wird.
Bei bekannten Anlagen sind die Wärmeaustauschflächen
des zweiten Wärmeaustauschers sehr groß. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß die Temperatur der Wärmeaustauschflächen
relativ niedrig gehalten werden muß. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei zu hoher Temperatur
die Gefahr der Krustenbildung auf der Schlammseite besteht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der angegebenen Gattung zu schaffen, bei
der auch bei höheren Temperaturen der Wärmeaustauschflächen eine störende Verkrustung dieser Flächen auf
der Schlammseite vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichende
Merkmal des Patentanspruches 1 gelöst. Bei entsprechender Auslegung der Hochdruckpumpe ist es nun
möglich, in dem Wärmeaustauscher einen höheren Druck aufrechtzuerhalten als in dem Reaktor. Dementsprechend
wird unter einem Druckreduzierorgan allgemein ein Organ verstanden, welches so ausgebildet oder so gesteuert
ist, daß es im wesentlichen unabhängig von der Durchflußmenge durch Variation des Durchlaßquerschnittes
auf der Eingangsseite einen willkürlich vorgebbaren höheren Druck aufrechterhält als auf der Ausgangsseite.
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Systeme, die in dieser Weise arbeiten, sind in vielfältiger Ausführung im Handel.
Die Ansprüche 2 und 3 geben je eine Ausführungsform
der Erfindung an.
Gemäß der Erfindung erfolgt die Betätigung des Druckreduzierorgans
vorzugsweise mit den in Anspruch k angegebenen Merkmalen.
Wie Versuche gezeigt haben, kann der Wärmeträger nun höher erhitzt und der Wärmeaustauscher entsprechend
kleiner dimensioniert werden. Der erzielte Effekt dürfte sich dadurch erklären, daß eine partielle Verdampfung,
die möglicherweise unmittelbar an der heißen Wärmeaustauschfläche auftrat und die Ursache der früher beobachteten
Verkrustung war, durch den erhöhten Druck unterdrückt wird.
In der Zeichnung ist eine Anlage gemäß der Erfindung schematisch üargestellt.
Aus einem nicht dargestellten Reservoir wird der Schlamm kontinuierlich mit einer Hochdruckpumpe 1 über einen
ersten indirekten Wärmeaustauscher 2 und einen zweiten indirekten Wärmeaustauscher 3 einem Reaktor h zugeführt
Dort wird er während einer vorgegebenen Zeit, beispiels-
- h -409849/0441
ein bis zwei Stunden, bei einer Temperatur von z.B. 200° unter dem entsprechenden Druck gehalten. Dieser setzt
sich zusammen aus dem Sattdampfdruck von 15 »9 ata und einem Gaspartialdruck von z.B. 1,1 ata. Er liegt also
beispielsweise bei 17»O ata. Der kontinuierlich austretende
Schlamm wird über die Leitung 5 zu dem Wärmeaustauscher
2 zurückgeleitet, wo er seine Wärme an den nachfolgenden unbehandelten Schlamm im Gegenstrom abgibt.
Der so gekühlte Schlamm fließt weiter beispielsweise zu einem nicht dargestellten Absetzbecken. Durch die absperrbare
Leitung 6 entweichen die Abgase aus dem Reaktor h. Der Wärmeaustauscher 3 wird beispielsweise von
einem Kessel mit einem Wärmeträger versorgt.
Zwischen dem Wärmeaustauscher 3 und dem Reaktor k ist
ein Druckreduzierorgan 7 eingeschaltet. Diesem ist ein Regler 8 und ein Hilfsantrieb 9 zugeordnet. In den Regler
8 wird als Sollwert der gewünschte Differenzdruck
eingegeben. Entsprechend der Abweichung des Istwertes der Druckdifferenz, der gemäß den Leitungen 10 und 11
ebenfalls dem Regler zugeführt wird, steuert der Regler 8 den Hilfsantrieb 9» der wiederum das Druckreduzierorgan
7 betätigt. In dieser Weise wird der Druck in dem Wärmeaustauscher 3 stets in dem gewünschten Abstand über
dem in dem Reaktor k herrschenden Druck gehalten. Der Abstand beträgt beispielsweise 5 bis 10 ata oder auch
mehr.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß dem Regler als Sollgröße der in dem Wärmeaustauscher 3 gewünschte
Druck zugeführt wird. Als Istgröße dient hierbei der über die Leitung 10 zugeführte Druckmeßwert. Bei dieser
Ausführung kann die Leitung 11 entfallen. In dem Wärmeaustauscher 3 wird auf diese Weise ein konstanter Druck
aufrechterhalten, der auch von dem Druck in dem Reaktor h unabhängig ist.
Die mittlere Schlammtemperatur beim Verlassen des Wärmeaustauschers
3 sei 200° C. Diese Temperatur entspricht etwa der Temperatur im Reaktor. Der zugehörige Sattdampfdruck
ist 15»9 ata. Da zusätzlich im Reaktor h
noch Gase mit einem Partialdruck von z,B. 1,1 ata vorhanden sind, ist der Gesamtdruck 17»0 ata. Bei Fehlen
des erfindungsgemäßen Druckreduzierorgans würde, abgesehen von geringen Strömungsdruckverlusten in den Apparaten
und Rohrleitungen, dieser Druck auch im Wärmeaustauscher
3 herrschen. Um Verkrustungen zu vermeiden, dürfte bei herkömmlichen Anlagen bei diesem Druck die
Temperatur des Wärmeträgers an der Austrittsseite des Wärmeaustauschers 3 höchstens etwa 210° C betragen. Der
Wärmeaustausch würde also bei einem Temperaturunterschied von 10° zwischen Wärmeträger und Schlamm stattfinden.
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Demgegenüber beträgt bei einer Anlage gemäß der Erfindung die Temperatur des Wärmeträgers auf.der Schlammaustrittsseite
des Wärmetauschers 3 beispielsweise 2kO°C, Der Temperaturunterschied ist also viermal so hoch wie
bei der herkömmlichen Anlage. Entsprechend reduziert sich die Austauschfläche des Wärmeaustauschers 3 gegenüber
einer herkömmlichen Anlage auf rund ein Viertel. Die Temperatur der wärmeübertragenden Wand zwischen
Schlamm und Wärmeträger wird entsprechend den physikalischen Gesetzmäßigkeiten zwischen 200 und 2^0° C liegen.
Beispielsweise sei die Oberflächentemperatur der Wand auf der Schlammseite 220° C. Die gleiche Temperatur
hat aber auch der die Oberfläche unmittelbar berührende Schlamm. Der entsprechende Sattdampfdruck
liegt bei 23,7 ata. Gemäß der Erfindung wird die Bildung von Dampfblasen und damit das Entstehen von Verkrustungen
an dieser Stelle dadurch verhindert, daß der Druck mit Hilfe des Druckreduzierorgans 7 auf mindestens
23,7 ata erhöht wird.
Die Erfindung ermöglicht auch ein problemloses Anfahren der Anlage, wenn noch nicht der volle Druck im Reaktor h
vorhanden ist und auch nicht erzeugt werden kann, z.B. bei Betrieb mit flüssigen oder drucklosen Wärmeträgern.
Bei der Ausführung nach Anspruch 2 ist die Förderhöhe und damit auch der Energieverbrauch der Pumpe beim Anfahren
zunächst gering. Diese Ausführungsform empfiehlt
sich daher, wenn - wie es häufig der Fall ist - die Leistung der Kesselanlage nicht ausreicht, um bei voller
Pumpenleistung den Schlamm sofort auf die Reaktorentemperatur
von beispielsweise 200° C zu bringen. Es werden z.B. bei vorher kalter Anlage im ersten Durchlauf
nach dem Wärmeaustauscher 3 nur 16O C erreicht.
Wenn jedoch die Kesselanlage eine wesentlich höhere Leistung hat, läßt sich mit der Ausführung gemäß Anspruch
3 von Anfang an in dem Wärmeaustauscher 3 der gewünschte volle Betriebsdruck einstellen. Die letztere
Ausführungsform der Erfindung hat auch den Vorteil der größeren Einfachheit.
Patentansprüche:
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Claims (2)
1. Anlage zum Behandeln von Schlamm, insbesondere Abwasser schlämm, mit einer Hochdruckpumpe, mindestens
einem indirekten Wärmeaustauscher und einem Reaktor zum Konditionieren des Schlammes unter erhöhtem Druck
und erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Wärmeaustauscher (3) und dem Reaktor (4)
ein Druckreduzierorgan (7) eingeschaltet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Druckreduzierorgan,
welches einen konstanten Druckunterschied zwischen Eingangeseite und Ausgangsseite aufrechterhält.
3· Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Druckreduzierorgan,
welches auf der Eingangsseite einen konstanten Druck aufrechterhält.
h. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet
durch einen Regler (8) und einen durch diesen gesteuerten Hilfsantrieb (9) für das Druckreduzierorgan (7)·
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