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Süddeutsche Zuclker-Aktiengesellschaft, 68 Mannheim, Maxifliiiianstr.
10,
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Lacks & Co. GmbH, 33 Braunschweig, Celler Str. 66 - 69, Krupp-Koppers
GmbH, 43 Essen, Moltkestrasse 29.
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Verfahren zur Aufarbeitung von kalkhaltigem Abfallschlamm.
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Zusatz zum Patent (Patentanmeldung P 25 39 695. 6) Das Hauptpatent
(Patentanmeldung P 25 39 695. 6) betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von kalkhaltigem
Abfallschlamm, insbesondere von sogen.
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Carbonatationsschlamm der Zuckerindustrie, bei dem der vor getrocknete
bzw. vorgewärmte Schlamm, gegebenenfalls zusammen mit einem Zusatzbrennstoff, in
eine Wärmebehandlungskammer eingeleitet wird, in der er unter Einwirkung eines aufwärts
gerichteten heissen Gasstromes kalziniert wird, wobei der Abfallschlamm in einem
Stromtrockner unter Einwirkung eines aufwärts gerichteten, auf eine Temperatur zwischen
400 und 800 ° C erhitzten Gasstromes vorgetrocknet wird und wobei folgende Verfahrensschritte
zur Anwendung gelangen a) Einführung des Abfallschlammes gemeinsam mit Rückführgut
aus dem Stromtrockner in einen Mischer, b) Einwurf des darin erzeugten Gemisches
in den unteren Teil des Str omtr ockner s, c) Abscheidung der als Rückführgut dienenden
Teilmenge des Trockengutes am Kopfe des Stromtrockners und Rückführung derselben
zum Mischer,
d) Zuführung des Trocknerabgases zusammen mit dem restlichen
Trockengut in einen Staubabscheider und e) Förderung des im Staubabscheider abgetrennten
Trockengutes in die Wärmebehandlungskammer .
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In der Beschreibung des Hauptpatentes wird zwar die Möglichkeit erwohnt,
die Verbrennungsluft durch einen Luftvorwärmer vorzuwärmen, der durch den im Verfahren
anfallenden gebrannten Kalk aufgeheizt wird.
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Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Arbeitsweise gewisse Schwierigkeiten
bereitet, da es zu Verstopfungen des tuftvorwärmers durch den gebrannten Kalk kommen
kann. Andererseits ist es jedoch unbedingt er-Sorderlich, durch geeignete Massnahmen
für eine entsprechende Vorwärmung der Verbrennungsluft zu sorgen und darüber hinaus
den Wärmeenergiebedarf des Gesamtverfahrens herabzusetzen. Dabei muss berücksichtigt
werden, dass die Aufarbeitung des kalkhaltigen Abfallschlammes eine in erster Linie
dem Umweltschutz dienende Massnahme darstellt, die für die davon betroffene Industrie
eine zusätzliche Kostenbelastung bedeutet und die daher so niedrig wie möglich gehalten
werden muss.
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Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach
dem Hauptpatent so zu verbessern, dass dessen Wärmeenergiebedarf insgesamt weiter
herabgesetzt wird und gleichzeitig die weiter oben geschilderten Schwierigkeiten
bei der Vorwärmung der Verbrennungsluft vermieden werden.
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Dieses Ziel wird erreicht durch eine weitere Ausgestaltung des eingangs
beschriebenen Verfahrens nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 25 39 695. 6),
wobei gemäss der Erfindung zusätzlich folgende Massnahmen einzeln oder in Kombination
miteinander zur Anwendung gelangen f) Verwendung von Kesselabgas aus der Zuckerfabrik
als Förderluft für das Trockengut, g) Verwendung von Kesselabgas aus der Zuckerfabrik
zur Aufwärmung der Verbrennungsluft, die in die Brennkammer eingeleitet wird, h)
Einleitung von Kesselabgas aus der Zuckerfabrik in die Gegenkammer des Brenners
in der Brennkammer und i) Verwendung von Kohlenstaub als Zusatzbrennstoff, der dem
Trockengut vor dem Eintritt in die Wärmebehandlungskammer zugemischt wird Beim erfindungsgemässen
Verfahren ist also im Gegensatz zum Verfahren rach dem Hauptpatent vorgesehen, dass
das Kesselabgas aus der Zukkerfabrik an verschiedenen Stellen des Verfahrens zum
Einsatz gelangt.
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Es wird dabei davon ausgegangen, dass das erfindungsgemässe Verfahren
bevorzugt zur Aufarbeitung von Carbonatationsschlamm der Zuckerindustrie eingesetzt
werden soll.und die Anlage deshalb in Verbindung mit einer Zukkerfabrik betrieben
wird, so dass ein entsprechendes Kesselabgas im ausreichenden
Umfange
zur Verfügung steht. Falls diese Voraussetzung jedoch nicht zutreffen sollte, kann
auch Kesselabgas aus einer anderen Quelle zum Einsatz gelangen.
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Nachfolgend soll das erfindungsgemässe Verfahren an Hand des in der
Abbildung dargestellten Fliessschemas weiter erläutert werden. Die -ses zeigt nur
die dafür unbedingt erforderlichen Anlageteile.
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Der aufzuarbeitende Kalkschlamm P1 und gegebenenfalls gemahlener Kalkstein
KS werden über Pumpen oder mechanische Fördermittel durch die Leitungen 1 und 2
in bekannter Weise dem Mischer 3 zugeführt. Am Kopf des Stromtrockners 4 wird der
nur teilweise durchgetrocknete Grobanteil des Trockengutes abgeschieden und als
Rückgut T2 in den Mischer 3 über die Leitung 5 zurückgeführt. Ausserdem wird ein
Teil des Trockengutes T1, welches im Staubabscheider 9 abgeschieden wird, über die
Leitung 33 auf den Mischer 3 aufgegeben. Dieses Trockengut dient dem Anpudern des
Kalkschlammes, wobei die Zugabe desselben in einer solchen Menge erfolgt, dass sich
ein gerade noch krümeliges, jedoch an den Wänden des Stromtrockners 4 nicht mehr
anbackendes Feststoffgemisch bildet.
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Dieses wird in bekannter Weise über die Leitung 7 und die Einwurfschleuder
6 in den heissen Gasstrom eingeworfen, der den Stromtrockner 4 von unten nach oben
mit einer solchen Geschwindigkeit durchströmt, die um einen Sicherheitsbetrag grösser
ist als die Sinkgeschwindigkeit der grössten
Teilchen. Das entstehende
Trockengut wird im Kopf des Trockners in bekannter Weise von den gröberen nur teilweise
durchgetrockneten Teilen des Rückführgutes T2 getrennt und über die Leitung 8 dem
Staubabscheider 9 zugeleitet.
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Das im Staubabscheider 9 abgeschiedene Trockengut T1 gelangt über
das Zellenrad 34 auf die Förderschnecke 29, die zum Pufferbehalter 31 fördert. Eine
Teilmenge des Trockengutes T1 wird über das als Dosiervorrichtung 35 dienende regelbare
Zellenrad von der Förderschnecke 29 abgezogen und - wie bereits weiter oben beschrieben
- über die Leitung 33 in den Mischer 3 eingeleitet. Der Rest des Trockengutes T1
gelangt währenddessen über die Förderschnecke 29 in den Pufferbehälter 31.
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Der aus dem Staubabscheider 9 austretende Abgasstrom wird durch die
Leitung 10 abgezogen und zwecks Nachreinigung in das Filter 30 geleitet, das hier
als Schlauchfilter ausgebildet ist. Selbstverständlich kann hier aber auch ein Filter
anderer Bauart eingesetzt werden, sofern es den gestellten Anforderungen entspricht.
Für den nötigenlEdmck sorgt der Ventilator 32, der in der Leitung 27 hinter dem
Schlauchfilter 30 angeordnet ist Das gereinigte Abgas kann anschliessend über die
Leitung 28 in die Atmosphäre gelangen. Der im Schlauchfilter 30 abgeschiedene lzeinstaub
gelangt über das Zellenrad 36 in den Pufferbehälter 31 und wird init dem dort liereits
befindlichen Trockengut T1 vereinigt. Erfindungs gemäss
wird dem
im Pufferbehälter 31 befindlichen Trockengut ausserdem über die Leitung 42 Kohlenstaub
zugemischt. Die Zuführung zum Pufferbehälter 31 erfolgt dabei über ein regelbares
Zellenrad 43, so dass das gewünschte Verhältnis von Kohlenstaub: Trockengut von
etwa 1 : 10 ohne Schwierigkeiten eingestellt werden kann. Am Austritt des Pufferbehälterm31
befindet sich das regelbare Zellenrad 37. Dadurch ist es möglich, die Menge des
Gemisches aus Trockengut und Kohlenstaub, die der Wärmebehandlungskammer 13 über
die Leitung 15 zugeführt wird, auf einen gleichbleibenden Wert einzustellen. Bezüglich
weiterer Einzelheiten der Wärmebehandlungskammer 13 wird auf die Ausführungen des
Hauptpatentes verwiesen.
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Erfindungsgemäss wird ferner durch die Leitung 39 Kesselabgas aus
der Zuckerfabrik in die Leitung 15 eingeleitet und dort als Fördermedium verwendet.
Durch entsprechende Dosierung von Förderluft und Kesselabgas kann für das Fördermedium
in der Leitung 15 eine Temperatur von 100 -220 ° C, vorzugsweise 140 - 200 ° C,
eingestellt werden.
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Die notwendige Menge an Verbrennungsluft wird der Brennkammer 16 durch
die Leitung 18 über den Luftvorwärmer 17 zugeführt. Im Gegensatz zum Verfahren nach
dem Hauptpatent wird der Luftvorwärmer 17 hier jedoch nicht durch den im Verfahren
anfallenden gebrannten Kalk, sondern durch die heissen Kesselabgase aus der Zuckerfabrik
aufgeheizt. Diese Kesselabgase werden durch die Leitung 40, die vx der Leitung 39
abzweigt, dem
Luftvorwärmer 17 zugeführt und gelangen anschliessend
in die Leitung 28, durch die sie zusammen mit dem vom Schlauchfilter 30 kommenden
Abgas in die Atmosphäre abgelassen werden. Da der Luftvorwärmer 17 in diesem Falle
mit etwa 140 - 220 ° C heissem Kesselabgas beschickt wird, ist in ihm eine ausreichende
Vorwärmung der Verbrennungsluft absolut gewähr leistet. Die vorgewärmte Verbrennungsluft
durchströmt danach die Brennkammer 16, in die der notwendige Brennstoff durch die
Leitung 19 eingeleitet wird. Dies kann ein gasförmiger, flüssiger oder feinkörniger
Brennstoff sein.
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Ausserdem wird erfindungsgemäss durch die Leitung 41, die ebenfalls
von der Leitung 39 abzweigt, zusätzlich Kesselabgas aus der Zuckerfabrik in die
Gegenkammer des Brenners in der Brennkammer 16 eingeleitet, wo die im Kesselabgas
enthaltenen Russanteile verbrannt werden, was zu einer Senkung der durch die Leitung
19 zugeführten Brennstoffmenge führt.
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Der in der Brennkammer 16 erzeugte heisse Gasstrom wird dann über
die Leitung 20 der Wärmebehandlungskammer 13 zugeführt, in die gegebenenfalls auch
noch weiterer Zusatzbrennstoff über die Leitung 21 eingeleitet werden kann. In der
Wärmebehandlungskammer 13 werden die organischen Bestandteile des Trockengutes sowie
der Kohlenstaub und gegebenenfalls sonstiger Zusatzbrennstoff aus Leitung 21 verbrannt
und das CaC03 des Trockengutes zu gebranntem CaO kalziniert. Durch die erfindungsgemässe
Zumischung von Kohlenstaub zum Trockengut ergibt sich ein gleichmässige
res
Temperaturbild in der Wärmebehandlungskammer sowie eine Absenkung des Gesamtbrennstoffbedarfs.
Ausserdem bewirkt diese Massnahme einen höheren CO2-Gehalt im Brüdenabgas, was ebenfalls
vorteilhaft ist, da das Brüdenabgas zur Zuckerfabrik zurückgeleitet und dort als
Prozessgas zur Ausfällung des überschüssigen Calciumhydroxydes im Saft der 1.
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und 2. Carbonatation gebraucht wird. Ein höherer CO2-Gehalt im Gas
bewirkt dabei, dass einerseits weniger Reaktionsvolumen benötigt wird und andererseits
die Ausnutzung des CO2 während der Reaktion besser ist.
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Das gebrannte CaO sowie der in der Wärmebehandlungskammer entstandene
heisse Abgasstrom werden möglichst ohne Wärmeverluste nach aussen und über die Leitung
22 dem Staubabscheider 14 zugeführt, in dem das gebrannte CaO soweit als möglich
abgeschieden und über die Leitung 23 sei--ner weiteren Verwendung zugeführt wird.
Diese kann entweder in der isrzeugung von Kalkmilch in dem Kalkmilcherzeuger 24
bestehen, wenn die entsprechende Wassermenge in einer geeigneten Apparatur zugesetzt
wird.
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Alternativ kann das gebrannte CaO durch die Leitung 25 auch direkt
einem anderen Prozess zugeführt oder nach Filierabscheidung zwischengelagert werden.
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Der aus dem Staubabscheider 14 austretende heisse Gasstrom wird über
die Leitung 12 von unten in den Stromtrockner 4 eingeleitet. Zur Temperatureinsteilung
dieses Gasstromes kann ein Teilstrom des gereinigten kalten Abgases verwendet werden,
welches durch die Leitung 28 abfliesst.
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Dieser Teilstrom wird über die Leitung 11 von der Leitung 28 zur Leitung
12 geführt.
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Ausserdem ist die Leitung 26 vorgesehen, die von der Wärmebehandlungskammer
13 zur Leitung 23 führt. Durch diese Anordnung ist es möglich, im Bedarfsfalle heisses
Gas aus der Wärmebehandlungskammer 13 zu entnehmen und zur Vorwärmung des darüber
liegenden pneumatischen Rohrsystems einzusetzen.
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Selbstverständlich soll die Vorwärmung in diesem Falle bis auf jene
Temperatur durchgeführt werden, die normalerweise beim Dauerbetrieb der Anlage eingehalten
werden muss. Die zur Leitung 26 gehörenden Absperr und Regeleinrichtungen sind zur
Vereinfachung der Darstellung nicht in das Fliessschema eingezeichnet worden.
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Weitere Einzelheiten, insbesondere bezüglich der anzuwendenden Verfahrensbedingungen
bei der Vortrocknung und Kalzination, sind im Hauptpatent beschrieben.
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Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens lassen sich wie folgt
zusammenfassen: 1.) Durch die Verwendung von Kesselabgas zur Vorwärmung der Verbrennwigsluft
werden die bisher zu beobachtenden Verstopfungen im Luftvorwärmer mit Sicherheit
vermieden.
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2.) Durch die Verwendung von Kesselabgas als Förderluft iür das Trokkengut
wird die Temperaturdifferenz zwischen der Förderluft und der Wärmebehandlungskammer
wesentlich herabgesetzt, da die Förderluft bevorzugt auf einenTemperaturwert zwischen
140 und 200 ° C eingeslellt wird anstelle bisher -15 bis +40°C C Hierin ist ein
nicht unwesenflicher wärmewirtschaftlicher Gewinn zu sehen.
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3.) Durch die direkte Einleitung von Kesselabgas in die Gegenkammer
es Brenners ergibt sich ebenfalls ein wärmewirtschaftlicher Gewinn, da in diesem
Falle einerseits die im Kesselabgas noch vorhandenen Rassanteile durch Verbrennung
genutzt werden und andererseits das Kesselabgas ohne vorherige Anwärmung durch Wärmeaustausch
in die Gegenkammer des Brenners eingeleitet werden kann 4.) Durch die Zumischung
von Kohlenstaub zum Trockengut vor dem Eintritt in die Wärmebehandlungskammer wird
in derselben ein gleichiflässigeres Temperaturbild erzielt, wobei insbesondere die
Eintrittstemperatur der Wärmebehandlungskammer gegenüber den bisherigen Werten abgesenkt
werden kann Ausserdem bewirkt diese Massnahme einen höheren CO2-Gehalt im Abgas,
was die weiter oben geschilderten Vorteile bei der Zuckerfabrikation zur Folge hat.
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