DE2850825A1 - Verfahren und vorrichtung zum mechanischen entwaessern von torf - Google Patents

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23.11.1978-SSe(5) 298a-1529P

Professor Olle B. Lindström, Lorensviksvägen 14, S-183 63 Täby (Schweden) und Rikard O. Lindström,

Verfahren und Vorrichtung zum mechanischen Entwässern von Torf

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum mechanischen Entwässern von Torf sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Die weltweit vorhandenen Torfmengen stellen eine große Reserve an Brennstoffenergie dar. Aufgrund seines geringen Schwefelgehaltes und seiner geringen Verbrennungsrückstände bildet Torf überdies einen umweltfreundlichen Brennstoff. Trotzdem gewann Torf bisher eine wesentliche Bedeutung als Brennstoff lediglich in Krisenzeiten oder dann, wenn andere Brennstoffe aus sonstigen Gründen, beispielsweise aufgrund einer Blockade nicht zur Verfügung standen. Grund hierfür ist die Tatsache, daß Torf stets große Mengen an Wasser enthält. Insbesondere in Ländern mit einem großen Torfvorkommen bildete das Entwässerungsproblem von Torf deshalb bereits den Gegenstand einer Vielzahl von wissenschaftlichen Arbeiten und Versuchen. Sofern es gelingen sollte, Torf in geeigneter Weise auf mechanischem Wege zu entwässern, könnte Torf mit einem geringen Kostenaufwand und einer nur sehr kleinen Beeinträchtigung der Umwelt zur Energiegewinnung ausgenützt werden.

Zur mechanischen Entwässerung von Torf sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. So enthält beispielsweise das Buch "Torv i Sverige" (Torf in Schweden), in Stockholm 1977 erschie-

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nen, eine Zusammenstellung dieser bekannten Verfahren. Außerdem wurden alle möglichen sonstigen Verfahren, und zwar von chemischen Verfahren, beispielsweise mit einem Zusatz koagulierender Elektrolyten bis zu thermischen Verfahren zur Erzielung einer möglichst radikalen Änderung der Torfstruktur, der sogenannten nassen Karbonisation untersucht; vgl. die Druckschrift "Vätkolning av torv" (nasse Karbonisation von Torf), 1960 herausgegeben von der Firma AB Svensk Torvförädling. Verschiedene dieser Verfahren waren vom technischen Ge-Sichtspunkt her erfolgreich, z.B. das vorgenannte Verfahren der nassen Karbonisation, konnten sich aber trotzdem wegen hoher Anwendungskosten und Umweltproblemen nicht allgemein durchsetzen, die vor allen durch einen großen Wasserverbrauch der Verfahren begründet wurden. Bei der mechanischen Entwässerung stellte es sich heraus, daß der letzte Verfahrensschritt am besten eine Zusammenpressung des Torfes sein sollte, weshalb sich verschiedene Verfahren mit der Aufgabe befassen, den Torf zuvor so vorzubereiten, daß der anschließende Preßvorgang nach Möglichkeit erleichtert wird. In diesem Zusammenhang wurde kürzlich vorgeschlagen, den Torf in einer Kugelmühle vorzubehandeln, um dadurch die Entwässerung durch ein gleichzeitiges Zusammenpressen und Zentrifugieren und ähnliche Behandlungen zu erleichtern. Trotzdem führten auch diese Verfahren bisher nicht zu einem befriedigenden Ergebnis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren unter Beibehaltung der letztgenannten Verfahrensschritte eines Zentrifugieren und Zusammenpressen des Torfes so zu vervollkommnen, daß sich der vorhandene Torf dadurch in einem möglichst großen industriellen Umfange nicht nur wirtschaftlich, sondern darüberhinaus nach Möglichkeit auch wirksamer als bisher zu einem geeigneten Festbrennstoff entwässern und verfestigen läßt.

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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Torf zunächst zentrifugiert und daraufhin die feinen Leichtbestandteile des Torfes als dünnflüssiger Torfschlamm abgezogen und die auszentrifugierten Restbestandteile in Form eines vorentwässerten Torfbreies durch Auspressen weiter entwässert werden.

Ein solches Verfahren ermöglicht nicht nur eine vorteilhafte billige mechanische Entwässerung, sondern verleiht dem Torf für seine anschließende Überführung zu weiterer Verwendung, beispielsweise im Rahmen einer Pyrolyse, Vergasung und Hydrierung, eine geeignete genügend feste Konsistenz.

Die Erfindung umfaßt ferner auch eine Vorrichtung zum Durchführen des vorgenannten Verfahrens, die durch einen Rührbottich gekennzeichnet ist, dessen unterer Auslaß über eine Fördereinrichtung mit der Zugabestelle einer Dekantierzentrifuge verbunden ist, und durch eine vom Umfangsbereich der letzteren zu einer Entwässerungspresse führenden weiteren Fördereinrichtung.

Das vorteilhafte Ergebnis des neuen Verfahrens läßt sich bisher technisch noch nicht vollständig erklären. Es scheint offenbar eine Kombination einer gewissen Reaktion kleiner Partikel, einer feinen Fraktion, mit einer gewissen mechanischen Einwirkung auf das Torfmaterial in der Dekantierζentrifuge zu sein, überraschend wurde auch festgestellt, daß die in der DekantierZentrifuge erfolgende Vorentwässerung für sich die Entwässerungseigenschaften des Torfes verbessert. Offenbar wirken bei der erfindungsgemäßen Kombination der Zentrifugierung einschließlich Abführung des dünnflüssigen TorfSchlammes mit der anschließenden Auspressung der auszentrifugierten Restbestandteile des Torfes drei an sich voneinander unabhängige Faktoren zusammen, die die technisch vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben.

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In der Zeichnung, die eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer Schemadarstellung veranschaulicht, ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.

Der Torf wird in üblicher Weise abgebaut, z.B. mit einem speziellen Schaufelbagger und Muldenkippwagen oder aber auch mittels hydraulischer Verfahren. Anschließend wird der Torf in einem Rührbottich 1 mit einem Rührwerk 2 od.dgl. verrührt, wobei Wurzelstümpfe, Steine und dergl. durch eine Abscheidevorrichtung 3 ausgeschieden und (gegebenenfalls unmittelbar von der beispielsweise als rotierende perforierte Trommel ausgebildeten Abscheidevorrichtung her) aus dem Rührbottich durch einen Auslaß 4 entfernt werden.

Die so erhaltene Torfsuspension, die etwa 0,5 bis 15%, vorzugsweise 3 bis 5% Trockensubstanz enthalten kann, wird mittels einer Pumpe 5 durch ein Rohr 6 in eine Dekantierzentrifuge 7 gefördert. Der beim Auszentrifugieren in den axialen Bereich der Dekantierzentrifuge 7 gelangende dünnflüssige Torfschlamm fließt aus der Zentrifuge durch ein axiales Rohr 8 nach unten ab, wobei dieser sogen. "Abfluß" je nach der Verteilung der verschieden großen Torfpartikel im Rohmaterial 5 bis 60%, vorzugsweise 10 bis 30% der im eingebrachten Torf ursprünglich vorhanden gewesenen Trockensubstanz enthalten kann (bei Einbringung eines wenig humifizierten, für landwirtschaftliche Zwecke geeigneten Torfes ergibt sich im Abfluß ein Gehalt an Trockensubstanz von weniger als 5%, in der Regel zwischen 2 und 5%).

Der feine Torfschlamm kann dann auf verschiedene Weise, z.B. durch Ausfällung und Ablagerung in einer Torfgrube weiterbehandelt werden. Das verbleibende überstehende Wasser kann sodann zur Vorbereitung der Torfsuspension verwendet werden.

Die in der Dekantierzentrifuge 7 auszentrifugierten Torfbe-

standteile in Form eines vorentwässerten Torfbreies, der bis zu 15 bis 35% Trockensubstanz, vorzugsweise 10 bis 25% Trockensubstanz enthalten kann, wird über ein Förderband 9, eine Förderschnecke oder dgl. Fördereinrichtung einer Bandpresse,10, vorzugsweise der Type "Ecobelt" oder "Multibeltpress" (beide Typen sind der schwedischen Firma Alfa-Laval warenzeichen~ rechtlich geschützt) zugeführt. Das Abflußwasser der Presse wird vorzugsweise über ein Abflußrohr 11 in das Rohr 8 geleitet und dort mit dem Abfluß der Dekantierzentrifuge 7 vermischt. Der gepreßte Torfkuchen wird von der Bandpresse 10 an eine übliche Austragvorrichtung 12 abgegeben.

Im Vergleich zu den bisher üblichen Torfpreßverfahren ergibt sich während des Preßvorganges der vorentwässerten Torfbestandteile in der Bandpresse 10 ein sehr einfacher Wasserabluß und im Vergleich zu früher kann wesentlich mehr Brennstofftorf mit einem hohen Gehalt von beispielsweise 40 bis 65% Trockensubstanz mit einem geringen Kostenaufwand für den Preßvorgang gewonnen werden.

Zum Durchführen des vorgenannten Verfahrens stehen verschiedene handelsübliche Geräte zur Verfügung. Geeignete Dekantierzentrifugen sind beispielsweise durch die schwedische Firma Alfa-Laval erhältlich und in deren Broschüre PB 40222552 erläutert. Aus dieser Broschüre geht hervor, daß die Dekantierzentrifugen eine Drehtrommel mit einer darin befindlichen Schnecke aufweisen. Beim Betrieb setzen sich die festen und entsprechend schweren Torfbestandteile an der.. Drehtrommel ab, während der Torfschlamm im engeren Bereich der Zentrifuge oberhalb des Wasserspiegels entwässert und nach dem Auslaß hin gefördert wird. Diejenigen Bestandteile des Torfes, die sich nicht außen abgesetzt haben, verlassen die Dekantierzentrifuge gemeinsam mit dem abgeführten Wasser als sogen. Abfluß.

Einen ebenfalls wichtigen Bestandteil der Anlage zum Durch-

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führen des beschriebenen Verfahrens bildet die Presse. Dabei sind zahlreiche der für die verschiedensten Zwecke verwendeten Pressen auch für das hier beschriebene Verfahren geeignet. Ganz allgemein kann davon ausgegangen werden, daß v.iele unterschiedliche Parameter das Ergebnis des Preßvorganges beeinflussen, beispielsweise die Preßzeit, die Vorrichtungen zum Abführen des ausgepreßten Wassers, die Temperatur usw. Dabei ist es beim Entwässern von Torf besonders zweckmäßig, mit bis zu wenigen cm dünnen Preßplatten zu arbeiten. Das Verfahren kann aber auch mit anderen Pressen, z.B. Plattenpressen, durchgeführt werden, die dickere Preßplatten aufweisen.

Die an sich für Zellulose und das Entwässern von Abwasserschlamm entwickelten vorgenannten Ecobelt- oder Multibelt-Bandpressen haben sich für die Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens als besonders geeignet erwiesen. Neu ist hier jedoch der Hochdruckteil, mit dem ein Druck von etwa 2 MPa erzeugt werden kann. Die Presse ist in der Druckschrift PC 40558 E der Firma Alfa-Laval beschrieben. Außerdem hat das Axel Johnson Institut eine entsprechende Multibelt-Schlamm-Ent-Wässerungspresse in einer von ihm ausgegebenen Broschüre beschrieben.

Eine andere bekannte geeignete Presse ist die Schneckenpresse. Die Schnecke schiebt das auszupressende Material innerhalb eines konisch verengten Gehäuses vor, wodurch es verdichtet wird. Es können aber auch zahlreiche andere Pressenkonstruktionen verwendet werden, so z.B. Rollenpressen, Gerberpressen und dergl.. Eine Zusammenstellung der auch im vorliegenden Fall in Frage kommenden verschiedenen Pressenkonstruktionen ist in dem Bericht "Technisch-Wirtschaftlicher Vergleich zwischen verschiedenen Verfahren zur Torfentwässerung" der Abteilung für chemische Technologie des schwedischen Königlichen Instituts für Technologie vom Frühjahr 1976 enthalten.

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Nachstehend wird das vorstehend beschriebene Entwässerungsverfahren anhand eines praktischen Beispiels näher beschrieben:

Torfmoos, das gemäß der Post-Skala einen Humifikationsgrad von H 6-8 aufwies und etwa 10% Trockensubstanz enthielt, wurde verwendet. Der Torf wurde in einem Rührbottich mit einem Vibrator- Rührwerk unter Wasserzugabe verrührt, bis ein Schlamm mit nur noch 3% Trockensubstanz entstand. 2,6 m Schlamm/h wurde sodann einer ALFA-LAVAL-Dekantierzentrifuge zugeführt, die an sich für eine maximale Leistung von 6 m /h ausgelegt war. Die Zentrifuge war so eingestellt worden, daß 2 0% der zugeführten Trockensubstanz die Zentrifuge mit dem Abfluß verließ, während die übrige Trockensubstanz durch die Schnecke in Form eines vorentwässerten Schlammes mit 24% Trockensubstanz abgegeben wurde.

Beim anschließenden Preßvorgang des letztgenannten Schlammes

innerhalb einer Presse mit dünnen Preßplatten wurde je m Preßfläche und h mehr als 2 000 kg Trockensubstanz gewonnen, sowie

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500 kg Trockensubstanz/m und h eines Torfes mit 50% Trocken-

substanz konnte bei einer längeren Preßzeit gewonnen werden.

Der Pressendruck betrug 10 bis 20 kp/cm .

Zum Vergleich kann erwähnt werden, daß das Auspressen von

Rohtorf weniger als 10 kg Trockensubstanz/m und h Torf mit 40% Trockensubstanz ergab. Wird der Torf durch eine Filterung auf 18% Trockensubstanz vorentwässert, wird Torf mit 40% Trokkensubstanz bei einer Leistung von etwa 70 kg Trockensubstanz/

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m und h erzeugt. Diese Leistung ergibt sich, wenn vor allem die kleinen Partikelchen in einer Menge von 10 bis 20% des gesamten Gehaltes an Trockensubstanz aus dem Torf entfernt werden.

Eine Kombination dieser beiden Behandlungsarten ergibt eine

2 optimale Summenwirkung, d.h. etwa 140 kg Trockensubstanz/m und h eines Torfes mit 40% Trockensubstanz.

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Beim Pressen des entsprechend dem beschriebenen Verfahren zunächst in einer Dekantierzentrifuge vorbehandelten Torfes ergab sich somit gegenüber bisher eine mehr als 10 mal größere Erzeugungskapazität eines Torfes mit 40 bis 65% Trockensubstanz, was nur damit erklärt werden kann, daß bisher unbekannte Wirkungen im Spiel sind. Dabei läßt sich das Verfahren ohne weiteres auch mit anderen bekannten Dekantierzentrifugen und anderen bekannten Pressen durchführen. Ebenso hat sich ergeben, daß sich dasselbe überraschende Ergebnis auch mit allen sonstigen TorfSorten ergibt. Dagegen konnte dieses vorteilhafte Ergebnis nicht erzielt werden, wenn statt Torf eine Suspension von Biomassen, wie Algen von aus dem Meer hervorgebrachten Energieplantagen oder Suspensionen eines Holzmehles von aus der Erde gewonnenen Energieplantagen verwendet werden.

Patentansprüche

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Claims (9)

23.11.1978-sSe(5) 298a-1529P

1. Verfahren zum me dianisei ien Entwässern von Torf, dadurch gekennzeichnet, daß der Torf zunächst zentrifugiert und daraufhin die feinen Leichtbestandteile des Torfes als dünnflüssiger Torfschlamm abgezogen und die auszentrifugierten Torfbestandteile in Form eines vorentwässerten Torfbreies durch Auspressen weiter entwässert werden.

2„ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zentrifugieren dünnflüssiger Torfschlamm eines Wassergehaltes zwischen 70 und 85% abgezogen wird.

3 ο Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Rührbottich (1), dessen unterer Auslaß über eine Fördereinrichtung (Pumpe 5 und Rohr 6) mit der Zugabestelle einer Dekantierzentrifuge (7) verbunden ist, und durch eine vom ümfangsbereich der letzteren zu einer Entwässerungspresse (Bandpresse 10) führenden v/eiteren Fördereinrichtung.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungspresse als Bandpresse (10) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß 0 die Entwässerungspresse als Schneckenpresse ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungspresse als Plattenpresse ausgebildet ist.

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ORlGiNAL INSPECTED

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Fördereinrichtung als Förderband (S) ausgebildet ist«

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Fördereinrichtung als Förderschnecke ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abflußstelle der Entwässerungspresse (Bandpresse 10) über ein Abflußrohr (11) an ein Abflußrohr
(Rohr 3) der Dekantierzentrifuge (7) angeschlossen ist.

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