DE2324351C3

DE2324351C3 - Anlage zum Behandeln von Schlamm, insbesondere Abwasserschlamm

Info

Publication number: DE2324351C3
Application number: DE2324351A
Authority: DE
Inventors: Bodo Dr.-Ing. 1000 Berlin Koglin
Original assignee: VEREINIGTE KESSELWERKE AG 4000 DUESSELDORF
Current assignee: VEREINIGTE KESSELWERKE AG 4000 DUESSELDORF
Priority date: 1973-05-14
Filing date: 1973-05-14
Publication date: 1980-06-04
Also published as: DE2324351B2; NL169578B; IT1000266B; NL7400741A; FR2229653A1; BE808258A; JPS5749000B2; CH558306A; GB1436398A; DE2324351A1; NL169578C; FR2229653B1; SE401361B; JPS5015779A

Description

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, 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 kennzeichnende 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 Druckreduzieros-· gan 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.

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 4 angegebenen Merkmalen.

Wie Versuche gezeigt haben, kann ac 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.

-^u in der Zeichnung ist eine Anlage gemäß der Erfindung schematisch dargestellt

Aus einem nicht dargestellten Reservoir wird der Schlamm kontinuierlich mit einer Hochdruckpumpe 1 über einen ersten indirekten Wärmeaustauscher 2 und μ einen zweiten indirekten Wärmeaustauscher 3 einem Reaktor 4 zugeführt. Dort wird e·· während einer vorgegebenen Zeit, beispielsweise ein bis zwei Stunden, bei einer Temperatur von z. B. 200° unter dem entsprechenden Druck gehalten. Dieser setzt sich ^J() zusammen aus dem Sattdampfdruck von 15,9 ata und einem Gaspartialdruck von z. B. 1,1 ata. Er liegt also beispielsweise bei 17,0 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 4. Der Wärmeaustauscher 3 wird beispielsweise von einem Kessel mit einem Wärmeträger versorgt.

Zwischen dem Wärmeaustauscher 3 und dem Reaktor 4 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, ^w der v/iederum das Druckreduzierorgan 7 betätigt. In dieser Weise wird der Druck in dem Wärmeaustauscher 3 stets in dem gewünschten Abstand über dem in dem Reaktor 4 herrschenden Druck gehalten. Der Abstand beträgt beispielsweise 5 bis 10 ata oder auch mehr.

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 4 unabhängig ist.

Beispiel

^b5 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 4 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 elwa 210° C betragen. Der Wärmeaustausch würde also bei einem Temperaturunterschied von 10° zwischen Wärmeträger und Schlamm stattfinden.

Demgegenüber beträgt bei einer Anlage gemäß der Erfindung die Temperatur des Wärmeträgers auf der Schlammaustrittsseite des Wärmetauschers 3 beispielsweise 240° C. Der Temperaturunterschied ist also viermal so hoch wie bei der herkömmlichen Anlage. Entsprechend reduziert sich die Aujtauschflache 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 240° 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 4 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 nur 160°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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anlage zum Behandeln von Schlamm, insbesondere Abwasserschlamm, 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 Eingangsseite und Ausgangsseite aufrechterhält

3. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Druckreduzierorgan, welches auf der Eingangsseite einen konstanten Druck aufrechterhält

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Regler (8) und einen durch diesen gesteuerten Hilfsantrieb (9) für das Druckreduzierorgan (7).