DE2701479C3 - Vorrichtung zum zweistufigen Trocknen von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zum zweistufigen Trocknen von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum zweistufigen Trocknen von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, zum Beispiel von Abwässern mit einem Behälter, in dem die Flüssigkeit zur Erzeugung eines Konzentrats in einer ersten Trocknungsstufe mittels eines ersten Düsenaggregats im Behälteroberteil versprüht, dann konzentriert, gesammelt, und in einer zweiten Trocknungsstufe mittels eines zweiten Düsenaggregats versprüht, getrocknet und einer Austragevorrichtung zugeführt wird.
Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Behälter durch eine Trennwand in zwei Kammern unterteilt ist. Die Konzentration der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit erfolgt in einer oberen Kammer, während in einer unteren Kammer die konzentrierte Substanz versprüht und getrocknet wird. Beide Stufen des Verfahrens werden in voneinander getrennten Räumen durchgeführt (US-PS 25 25 224).
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Trocknen von in Flüssigkeiten enthaltenen Substanzen, wobei in einer ersten Stufe eine dünnflüssige Substanz in einer ersicn Kammer über eine Wand rieselt, über die ein heißer und trockner Luftstrom hinwegstreicht. Dadurch wird die Substanz zunehmend zähflüssig und sie fließt auch langsamer. In einer zweiten Stufe des Verfahrens wird in einer zweiten Kammer die zähflüssige Substanz in einen Luftstrom hinein zerstäubt, um sie zu trocknen.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, um die beiden Verfahrensschritte der gattungsgemäßen Art zusammenzufassen, so daß sie ineinander übergehen, sich gegenseitig unterstützend beeinflussen und dadurch die Vorrichtung gegenüber bekannten Vorrichtungen in ihrem Umfang verringert und damit übersichtlicher und besser beherrschb^r wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine einzige Kammer für die Abwicklung beider Trocknungsstufen aufweist, deren Umfangswand als Rieselwände für die frische Flüssigkeit dient, die durch ein im Kammeroberteil angeordnetes, einen zentralen Raum freilassendes Ringdüsenaggregat eingesprüht wird, und daß das zweite Düsenaggregat zur Zerstäubung des in der ersten Stufe gebildeten Konzentrats in der Kammer innerhalb des ersten Düsenaggregats angeordnet und so ausgebildet ist, daß es das Konzentrat abwärts in den Zentralraum der Kammer versprüht, deren Boden ein, das Konzentrat von den Rieselwänden sammelnder Boden ist, den zentral ein Auffangtrichter für das Fertiggut durchsetzt, in dessen Mitte eine Trocknungsluft-Zufuhrleitung angeordnet ist.
Vorteilhaft ist in dr,s in die Kammer reichende Ende der Trocknungsluft-Zufuhrleitung ein Heizbrenner eingesetzt, der die brennbaren trockenen Teilchen verbrennt. Zweckmäßig ist der Brenner zweiteilig ausgebildet, wobei der eine Teil ein Heizgas und der andere Teil einen Teil des getrockneten Gutes verbrennt.
Die Vorrichtung nach der Erfindung bietet den überraschenden Vorteil, daß es durch die vorgeschlagenen Maßnahmen gelungen ist, beide Verfahrensstufen trotz ihres Ablaufes in demselben Raum getrennt durchzuführen, indem die Flüssigkeitsreduzierung an der Wand der Kammer und die Trocknung durch Zerstäubung im mittleren Bereich derselben Kammer erfolgt. Der entscheidende Vorteil, der durch die Vorrichtung nach der Erfindung erreicht ist, liegt in dem wesentlich geringeren Raumbedarf und der sich daraus ergebenden niedrigen Bauhöhe und weiter in der Möglichkeit, mit einem einzigen Brenner beide Stufen gleichzeitig zu beheizen, und die Verbrennungswärme, wenn die Trockensubstanz verbrannt werden kann, zugleich direkt auch auf die erste Stufe wirken zu lassen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausfuhrungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 ist eine vereinfachte Ansicht einer Vorrichtung zum Trocknen und Verarbeiten von in Abwässern enthaltenen, festen Stoffen;
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung eines Details des Düsensystems.
Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt eine Kammer 1, zusammengesetzt aus einem zylindrischen Hauptteil mit Rieselwand la, einer oberen, konischen Rieselwand Ib und aus einem unteren Boden Ic, der zu einem Ausläßstutzen 2 hin abwärts geneigt ist. Durch den unteren Boden Ic geht ein schräg angeordneter Austragschacht 3 hindurch, dessen innerhalb der Kammer 1 angeordneter Einlaß durch einen kegelstumpfförmigen Auffangtrichter 4 gebildet wird, der sich nach oben zu erweitert, bis er in einem geringen Abstand von der zylindrischen Rieselwand la endrt.
Durch den Schacht 3 geht eine Trocknungsluft-Zufuhr-Leitung 5 hindurch, die sich in der Kammer axial aufwärts erstreckt und in einem erweiterten Kopf 5a endet.
Der höchste Punkt der oberen konischen Rieselwand Ib schließt sich an ein erstes Düsenaggregat 6 an, das eine ringförmige Überlaufrinne hat, die durch eine Einspritzdüse 6a gespeist wird, die tangential zum Boden der Rinne orientiert 1st, um in der letzteren einen sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Flüssigkeitsring zu erzeugen, der in der Richtung nach unten in der Form eines gleichmäßig dicken Vorhangs überläuft, der sich an der Innenfläche der Rieselwand \b ausbreitet, wobei der Kegelwinkel des letzteren unterhalb der Grenze liegt, bei der sich die Flüssigkeit unter ihrem eigenen Gewicht von der Wand ablösen würde. Dieser Vorhang rieselt in dieser Wand entlang, dann an der zylindrischen Rieselwand la und gelangt schließlich auf den unteren Boden Ic; der auf Grundseiner Neigung die Flüssigkeit zum Auslaßstutzen 2 bringt.
Um zu verhindern, daß das Ringdüsenaggregat 6 als Zentrifugalabschneider wirkt und die festen Teilchen der schlammhaltigen Flüssigkeit, die sie zuführt, konzentriert, kann man zweckmäßigerweise die Rinne mit ringförmigem Boden in Spiralform ausbilden, so daß sich die Tiefe dieser Rinne unmittelbar oberhalb der Einspritzdüse 6a auf Null vermindert
In dem Ringdüsenaggregat 6 ist eine zweite, ebenfalls ringförmige Düse 7 angeordnet, die einen fein zerstäubten Strahl erzeugt, dessen Streuungswinkel so klein ist, daß die zersträubten Teilchen von dem Auffangtrichter4 aufgefangen werden können, ohne mit der zylindrischen Rieselwand la in Berührung gekommen zu sein. Insbesondere kann es sich bei dieser Düse um eine solche handeln, die eine erste Ringkammer umfaßt, in der sich die Flüssigkeit schnell dreht, um in eine zweite mit der Form einer sich erweiternden Schaie überzulaufen. Bei 7a ist die tangential Speisedüse einer derartigen Düse dargestellt.
In der Düse 7 ist konzentrisch ein Isolator 8 angeordnet, i'sr nach unten und nach oben über die aus den Düsen 6 und 7 bestehende Einheit hinaus verlängert ist, um eine axiale Elektrode 9 aufzunehmen, die abwärts in die Kammer hineinragt, um in einem gewissen Abstand oberhalb des Kopfes 5a zu enden. An diese Elektrode wird mit Hilfe eines Leiters 10 eine geeignete Spannung angelegt, bei der sie als Potarisationselektrode mit oder ohne Ionisation zu wirken vermag.
Der Kopf 5a enthält zwei konzentrisch angeordnete Heizbrenner M und 12. Der erste wird über eine Leitung 13 mit flüssigem oder gasförmigen Brennstoff gespeist, während dem zweiten über eine andere Leitung 14 ein Teil des konzentrierten Schlamms zugeführt wird, der, wie weiter unten beschrieben, aus dem Stutzen 2 ikommt. Die Gesamtheit dieser beiden Heizbrenner 11 und 12 ist von einem ringförmigen Durchlaß umgeben, durch den das Trocknungsgas strömen kann, das in die Kammer 1 durch die Leitung 5 eingeführt wird.
Die Vorrichtung umfaßt auch noch einen ersten Behälter 15, dem der zu behandelnde, flüssige Schlamm durch eine Leitung 16 zugeführt wird, sowie eine Pumpe 17, der dieser Schlamm am unteren Ende des Behälters 15 über eine Leitung 18 zufließt, um ihn in die Leitung 19 ;ru drücken, die in die Einspritzdüse 6a des Düsenaggregats 6 einmündet. Ein zweiter Behälter 20 nimmt den konzentrierten Schlimm auf, der vom Stutzen 2 kommt. Von seinem unteren 1 eil geht eine Leitung 21 ab, die am Einlaß einer Pumpe 22 e!*J.et, die den Schlamm in eine Leitung 23 drückt, die mit der Einspritzdüse la der zweiten Düse 7 verbunden ist In dieser Leitung 23 liegt ein Umlenkventil 24, das ermöglicht, einen Teil des schlammhaltigen Stroms über die Leitung 14 zum Heizbrenner 12 zu leiten.
Schließlich ist zwischen den beiden Behältern 15 und 20 eine Leitung 25 mit dem Regulierventil 26 angeordnet
Zur oben beschriebenen Anlage gehört außerdem eine geeignete Trocknungsgasquelle wie z. B. ein Thermobiock. Diese Quelle ist an die Leitung 5 angeschlossen; die Luft oder das andere benutzte Gas tritt durch den Schacht 3 aus, nachdem es in der Kammer 1 gewirbelt hat
Die Arbeitsweise ist die folgende:
Das vorbehandelte oder nicht vorbehandelte Abwasser wird nach Filtrieren und /oder Dekantieren oder direkt in Form eines flüssigen Sch'.amms über die Leitung 16 in den Behälter 15 gebracht, der als Durchfließleistungs- Regulierungspuffer wirkt Aus diesem Behälter wird es über die Leitung 1? von der Pumpe 17 entnommen und über die Leitung H in die Düse 6a des ersten Düsenaggregats 6 gedruckt Wie bereits oben angegeben, verteilt sich diese Flüssigkeit als gleichmäßiger Vorhang so, wie es die Pfeile 27 andeuten, an den Rieselwänden der Kammer 1, um dann über den Stutzen 2 in den Behälter 20 zu gelangen. Es dürfte klar sein, daß ein großer Teil des Wassers des vorerwähnten Vorhangs bei der Berührung mit der bzw. dem in der Kammer zirkulierenden heißen Luft bzw. anderen Trocknungsgas verdampft, so daß der im Behälter 20 aufgefangene Schlamm beträchtlich konzentrierter ist als der der Anlage zugeführte.
Dieser konzentrierte Schlamm wird durch die Pumpe
22 über die Leitung 21 entnommen und über die Leitung
23 zur Düse 7 befördert. Wie bereits erwähnt, hat diese Düse die Aufgabe, den Schlamm zu einem relativ wenig divergierenden und daher auch, wie dies die Pfeile 28 andeuten, die Wände der Kammer nicht erreichenden Strahl zu zerstäuben. Dieser Strahl trifft im Gegenstrom auf das aus dem Kopf 5a austretende Trocknungsgas, mit dem er sich innig vermischt, so daß die zerstäubten Teilchen zusätzlich getrocknet werden.
Der Heizbrenner 11 ist zuvor gezündet werden, und die getrockneten Teilchen verbrennen oder vergasen bei der Berührung mit seiner Flamme in Jem MaIJe, in dem sie brennbar sind (und dies sind die in Abwasser suspendierten Teilchen zum größten Teil). Die getrockneten Teilchen oder ihre Rückstände werden schließlich im Trichter 4 gesammelt und durch den Schacht 3 hindurch ausgetragen. Es ist zu beachten, daß die Vergasung oder Verbrennung im Gegenstrom zur Sauerstoffträgerluft erfolgt, und dies ist die für eine vollständige Verbrennung günstigste Lösung.
Wenn die Konzentration des im Behälter 20 enthaltenen Schlamms hoch genug ist, kann man mit dem Ventil 24 einen Teil des in die Leitung 23 gedrückten Stroms zum Brenner 12 leiten. Der so abgezweigte Schlamm verbrennt bei der Berührung mit der Flamme des ßenners 11 und verstärkt dadurch dessen Flamme.
Die Flamme der Heizbrenner 11 und 12 setzt eine große Wärmemenge frei; dadurch sind die Wände der Kammer ständig beheizt, wodurch die Verdampfung des an ihnen entlangrieselnden Vorhangs intensiviert wird und die Konzentration des in den Behälter 20 gelangenden Schlamms sich erhöht. Diese Wärmefreisetzung kann in manchen Fällen so groß sein, daß man
27 Ol 479
auf jeden thermischen Beitrag des durch die Leitung 5 zugeführten Trocknungsgases verzichten kann.
Die Leitung 25 gestattet auf jeden Fall, einen Teil des im Behälter 20 aufgefangenen Schlamms wieder zum Behälter 15 zurückzuleiten, wenn dessen Konzentration für unzureichend gehalten wird. Dazu kann man in die Leitung 25 eine zusätzliche Pumpe einbauen oder die beiden Behälter 15 und 20 in unterschiedlichen Höhen anordnen.
Die Elektrode 9 wirkt auf die mit der Düse 7 zerstäubten Teilchen und auf die der herabrieselnden Flüssigkeit aus der Düse 6 so ein, daß sie zusammengeballt werden, und dadurch wird die Endsammlung in dem Auffanglrichier 4 erleichtert.
Die beschriebene Vorrichtung ist auch dann geeignet, wenn man die getrockneten Teilchen nicht verbrennen will. Dazu genügt es, die Heizbrenner II, 12 entweder wegzulassen oder im Ruhestand zu belassen. In derartigen Fällen kann das Trocknungsgas inert sein (z. B. Verbrennungsgas).
Die Behälter 15 und 20 haben lediglich den Zweck, den Schlammauflatif in der Anlage trotz in der Leitung 16 auftretender Unregelmäßigkeiten sowie trotz Regelschwankungen, die von den Pumpen und durch die Rückführung verursacht werden, auszugleichen. Im Fall gleichbleibender Bedingungen könnten diese Behälter entfallen.
Es versteht sich im übrigen, daß dir vorstehend Beschreibung nur als Beispiel gedacht ist und de Schutzumfang in keiner Weise einschränkt, den ma auch dann nicht verläßt, wenn man die beschriebene! Ausführungsdetails durch beliebige Äquivalente ersetz So dürfte es z. B. klar sein, daß es möglich wäre, eine Teil des durch den Schacht 3 ausströmenden Trock nungsgases in die Leitung 5 zurückzuleiten. Der Brenne 12 könnte mit getrockneten Teilchen gespeist werdei oder mit Gas. das bei der Zersetzung oder Vcrgasunj von Feststoffen in der Vorrichtung entsteht.
Andererseits ist vorstehend /war vornehmlich voi der Behandlung von Abwässern die Rede gewesen jedoch ist die Erfindung keineswegs auf dieses speziell Gebiet beschränkt, sondern man kann sie insbesonden auch zum Vergasen von Schlamm benutzen, der einei hohen Anteil kohlenstoffhaltiger Substanzen enthäl wie z. B. Kohleaufbereitsungssehlatnm. In diesem Fall muß das Trocknungsgas einen Anteil Sauerstof enthalten, der gerade eben ausreicht, um die Disso/ia tionsreaktion des mit den Kohieteilchen in Berührunf befindlichen Wassers zu bewirken, um am Auslaß de Schachtes 3 einerseits sehr feine Schlacketeilchen unc andererseits ein verwertbares, brennbares Gas zi erhalten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

27 Ol 479 Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum zweistufigen Trocknen von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, z.B. von Abwässern mit einem Behälter, in dem die Flüssigkeit zur Erzeugung eines Konzentrats in einer ersten Trocknungsstufe mittels eines ersten Düsenaggregats im Behälteroberteil versprüht, dann konzentriert, gesammelt, und in einer zweiten Trocknungsstufe mittels eines zweiten Düsenaggregats versprüht, getrocknet und einer Austragevorrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine einzige Kammer (1) für die Abwicklung beider Trocknungsstufen aufweist, deren Umfangswand als Rieselwände (la, Xb) für die frische Flüssigkeit dient, die durch ein im Kammeroberteil angeordnetes, einen zentralen Raum freilassendes Ringdüsenaggregat (6) eingesprüht wird und daß das zweite Düsenaggregat (7) zur Zerstäubung des in der ersten Stufe gebildeten Konzentrat0 in der Kammer innerhalb des ersten Düsenaggregats (6) angeordnet und so ausgebildet ist, daß es das Konzentrat abwärts in den Zentralraum der Kammer versprüht, deren Boden ein das Konzentrat von den Rieselwänden sammelnder Boden (legist, den zentral ein Auffangtrichter (4) für das Fertiggut durchsetzt, in dessen Mitte eine Trocknungsluftzufuhrleitung (5/angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in das in die Kammer (1) reichende Ende der Trocknungsluftzufuhrleitung (5) ein Heizbrenner (11, 12) eingesetzt ist, der die brennbaren, trockenen Teilchen verbrennt.
3. Vorrichtung nach Anspri*Ά 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (11, 12) zweiteilig ausgebildet ist, wobei der eine T .-il (11) ein Heizgas und der andere Teil (12) einen Teil des getrockneten Gutes verbrennt.
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