DE3137227A1

DE3137227A1 - Verfahren und vorrichtung zum veraschen von klaerschlamm

Info

Publication number: DE3137227A1
Application number: DE19813137227
Authority: DE
Inventors: Keiichi Tsuchiura Ibaraki Kimura; Yasumi Tokyo Shioya; Akira Kasukabe Saitama Suzuki
Original assignee: Shinryo Air Conditioning Co Ltd
Current assignee: Shinryo Air Conditioning Co Ltd
Priority date: 1980-09-19
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1982-07-22
Also published as: GB2087054A; FR2490783B1; DE3137227C2; US4398476A; GB2087054B; FR2490783A1

Description

3137^27

" Verfahren und Vorrichtung zum Veraschen von Klärschlamm"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Veraschen von entwässertem Schlamm, der durch Entwässern von überschüssigem Klärschlamm aus der Abwasserbehandlung nach der aktivierten Schlammethode erhalten worden ist.

Klärschlamm wurde bisher in den meisten Fällen nach dem Entwässern auf einen bestimmten Wassergehalt im Boden vergraben oder im Meer verklappt. Heutzutage steht jedoch kaum noch Boden für Deponien zur Verfügung und der vergrabene Schlamm kann eine sekundäre Umweltverschmutzung hervorrufen, während der verklappte Schlamm die Meere verunreinigt. Klärschlamm wird daher heute hauptsächlich verascht bzw. verbrannt. Um die Bildung sechswertiger Chromverbindungen beim Verbrennen sowie eine sekundäre Umweltverschmutzung durch Bildung von NO - und SO in den Verbrennungsgasen zu

X X

verhindern, sind derzeit außerdem einige Methoden zur Trokkendestillation des Schlamms im Einsatz; vgl. JP-OS 98 144/1976 und 36 574/1977.

Schlamm läßt sich nur schwer entwässern und eine wirksame und wirtschaftliche Entwässerung mit einer guten Entwässerungsvorrichtung ergibt im allgemeinen einen Schlamm mit einem Wassergehalt von 70 bis 75 %. Dieser Schlamm hat einen Feststoffgehalt, der theoretisch weit mehr Wärme ergeben sollte, als sie zum Verdampfen des Feuchtigkeitsgehalts notwendig ist. Obwohl es jedoch theoretisch möglich erscheint, die Verbrennung oder Trockendestillation (der letztere Fall schließt die Nutzung der Wärme ein, die durch

L -I

den am Trockendestillationsrückstand fixierten Kohlenstoff erzeugt wird) ohne eine weitere Wärmequelle durchzuführen, können die Eigenschaften des Feststoffgehalts die Entwicklung einer derart großen Wärmemenge verhindern, so daß in der Praxis ein Hilfsbrennstoff, wie Schweröl, notwendig ist»

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Veraschen von entwässertem Klärschlamm bereitzustellen, bei dem der Schlamm durch seinen eigenen Wärmegehalt ohne Verwen- ^⁰ dung eines Hilfsbrennstoffs trocken destilliert und vergast wird und die bei der Trockendestillation und Vergasung entstehenden Gase wirksam als Wärmequelle zum Trocknen des entwässerten Schlamms und für andere Zwecke verwendet werden. Ferner soll eine Vorrichtung für die Trockendestillation und Vergasung von entwässertem Schlamm mit hoher Wärmenutzung bereitgestellt werden, die den Schlamm ohne Verwendung eines Hilfsbrennstoffs verascht und befähigt ist, die bei der Vergasung und Trockendestillation entstehenden Gase rückzuge-

winnen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Veraschen von entwässertem Schlamm, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man überschüssigen Schlamm aus Abwässern, die nach der aktivierten Schlammethode behandelt worden sind, entwässert, den teilweise entwässerten Schlamm mit einem Wassergehalt von 70 bis 75 % pelletisiert, die. Pellets mit einer Wärmequelle trocknet, die durch Verbrennen von Gasen aus der Trockendestillation und Vergasung erhalten wird, die Pellets durch die Eigenwärme des bei der Vergasung entstehenden Ga-

ses trocken destilliert, wobei ein Teil des bei der Trockendestillation entstehenden Gases in der Trocknungsstufe und der Rest in der Vergasungsstufe verwendet wird, den Rückstand aus der Trockendestillationsstufe mit dem Rest des Trockendestillationsgases, Luft und Wasserdampf vergast, den

Rückstand in Form von Asche austrägt und das bei der Vergasung entstehende Gas in der Trocknungsstufe verwendet, wo-

L - J

durch eine Veraschung des entwässerten Schlamms ohne Verwendung eines Hilfsbrennstoffs gelingt.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trockendestillation und Vergasung von entwässertem Schlamm;

Fig. 2 eine Wärme-Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trockendestillation und Vergasung von entwässertem Schlamm und
15

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Der entwässerte Schlamm, der durch Entwässern von überschüs-

sigem Schlamm aus der Abwasserbehandlung erhalten wird, enthält gewöhnlich 70 bis 75 % Wasser. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird dieser Schlamm mit einem Wassergehalt von 70 bis 75 % direkt ohne Verwendung eines Hilfsbrennstoffs verascht. Die Verwendung von Schlamm, der auf einen niedrigeren Wasser-

gehalt entwässert wurde, ist selbstverständlich bevorzugt. In diesem Fall muß nicht alles Gas, das bei der Vergasung entsteht, zur Veraschung des Schlamms verwendet werden, sondern kann für andere Zwecke eingesetzt werden, z.B. in Abwärmeboilern, oder in Gastanks gespeichert werden. 30

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der entwässerte Schlamm zunächst pelletisiert. Zu diesem Zweck wird gewöhnlich ein Extruder verwendet. Die Pelletgröße beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 10 mm, um in dem Trockendestillationsofen eine gute 35

Wärmenutzung zu erzielen, und zu verhindern, daß die Pellets durch das bei der Trockendestillation entstehende Gas fortge-

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"7 _ .ο*·**··*^Α·⁰*^Λβ

tragen werden. In dem Beispiel werden Pellets mit einer

Größe von 3 mm verwendet. Es können auch zylindrische Formen mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 10 mm und einer Länge von etwa 10 bis 20 mm verwendet werden. 5

Der entwässerte Schlamm in Form von Pellets wird einem Trockner zugeführt. Hierzu können herkömmliche Trockner verwendet werden. In dem Beispiel wird ein ümluft-Rührtrockner verwendet, in dem ein Heißluftstrom (ca. 40O⁰C)eingeleitet wird, der durch Verbrennen der bei der Trockendestillation und Vergasung entstehenden Gase erhalten wurde und im Gegenstrom zu den gerührten entwässerten Schlammpellets strömt, um sie auf einen Wassergehalt von etwa 10 % zu trocknen. Die Temperatur der Scnlammpellets beträgt am .

Ausgang etwa 150⁰C.

Die getrockneten Schlammpellets werden dann z.B. in einem vertikalen Mehrstufen-Trockendestillationsofen in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre trocken destilliert. In dem Ofen werden die Schlammpellets durch das sie umgebende heiße, in der anschließenden Vergasungsstufe gebildete Gas erhitzt. Der Ofen hat eine Welle, die mit 0,5 bis 3 U/min rotiert, und ist mit einer Reihe von Bodenplatten versehen, die jeweils ein Rührblatt aufweisen. Die trockenen Schlammpellets werden von oben auf die oberste Bodenplatte aufgegeben und fallen nacheinander auf die darunter liegenden Bodenplatten- und zwar durch öffnungen, die alternierend im Zentrum bzw. am Außenumfang angeordnet sind, wenn die Pellets durch die Rotation der Platten und die Wirkung <ä_er Blätter vom Zentrum nach außen bzw. umgekehrt bewegt werden. Während die Schlammpellets in dem Ofen nach unten fallen, werden sie auf etwa 400 bis etwa 600⁰C erhitzt und dabei zersetzt, so daß etwa 63 Gewichtsprozent von ihnen vergast und am oberen Ende des Ofens als Trockendestillationsgas abgezogen werden* Etwa 37 Gewichtsprozent des Schlamms werden am Ofenboden als Trockendestillationsrück-

L J

«■ν

stand, der fixierten Kohlenstoff, nicht zersetzte organische Bestandteile und Asche enthält, gewonnen und der anschließenden Vergasungsstufe zugeführt.

In der Vergasungsstufe wird der in dem Trockendestillationsrückstand fixierte Kohlenstoff vergast. Als Wärmequelle in dieser Stufe dient das bei der Trockendestillation entstehende Gas. Das beim Verbrennen des Trockendestilla— tionsgases entstehende Kohlendioxid und Wasserdampf, der Luftsauerstoff und der fixierte Kohlenstoff in dem Trockendestillationsrückstand gehen dabei die folgenden Reaktionen unter Bildung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff ein:

C + ¹/2O₂ = CO + 29400 kcal/kmol C + CO₂ = 2C0 - 38200 kcal/kmol C + H₂O = CO + H₂ - 28200 kcal/kmol.

Die nicht-zersetzten organischen Bestandteile des Trockendestillationsrückstands und die Kohlenwasserstoffe in dem Trockendestillationsgas werden mit Wasserdampf und Sauerstoff unter Bildung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff als Produkt der Sekundärvergasung umgesetzt.

CmHn -t mH„0 > mCO + ·· „

.

CmHn + ~0„ * mCO + -zl

Die bei der Primär- und Sekundärvergasung entstehenden. Gase werden zur Trockendestillationsstufe zurückgeführt, wo sie ihre Eigenwärme an die Schlammpellets abgeben und als Wärmequelle in der Trocknungsstufe verwendet werden. Wenn die Gesamtwärmebilanz des Veraschungsprozesses des entwässerten Schlamms positiv ist, kann ein Teil der Gase aus ³^ der Vergasung in einem Tank für die weitere Verwendung gespeichert werden. Die Asche (Rückstand aus der Vergasungs-

L. -I.

stufe) wird am unteren Ende des Ofens gewonnen.

Im folgenden wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben. Schlamm (Feststoffgehalt 2 bis 3 %) aus einem Schlammverdicker der Kläranlage Saitama, Japan, wird mit einer Walzenpressen-Entwässerungsmaschine auf einen Feststoffgehalt von 25 % entwässert. Der Schlamm hat die in Tabelle I genannte Elementar analyse .
10

Tabelle I

Elementaranalyse des entwässerten Schlamms (Prozent auf ^rockenbasis^

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C	1	H	O	,0	N	Cr	(III)	Andere
53,	7,3	17	2,8	0,	1	19,7

Der Schlamm wird mit einem Extruder z\i Pellets von 3 mm Größe pelletisiert. Die Pellets werden in einem Umluft-Rührtrockner mit einem Heißluftstrom (400°C) getrocknet, der durch Verbrennen der Gase aus der Vergasung und Trokkendestillation erhalten wurde. Die getrockneten Schlamm- ^ 25 pellets haben einen Wassergehalt von 10 %.

Die trockenen Schlammpellets werden einem Trockendestillatlonsofen zugeführt, in dem sie 20 Minuten bei 450⁰C unter Bildung von Trockendestillationsgasen, fixiertem Kohlenstoff und Asche trocken destilliert werden. Die Mengen an. Trockendestillationsgasen pro kg entwässerten Schlammpellets auf Trockenbasis sind in Tabelle II genannt. Die Werte auf den folgenden Seiten (mit Ausnahme der Prozentangaben) beziehen sich auuf 1 kg entwässertem Schlamm. Die Temperatur des Trockendestillationsgases beträgt am Auslaß 200°C. Die Zusammensetzung des Trocken-

¹ destillationsprodukts ist in Tabelle III genannt.

Tabelle II 5 Trockendestillationsgase (l/kg Schlamm auf Trockenbasis)

CO	^H2	CmHn	co₂	Gesamt
182	350	65	116	713

10

Tabelle III •Zusammensetzung des Trockendestillationsprodukts (%)

15

flüchtige Bestand- fixierter Koh- Asche teile lenstof f _i__

56,7 23,4 19,7

20

Die durch die jeweiligen Trockendestillationsgase entwickelte Wärmemenge wird nach den folgenden drei Formeln errechnet und ist in Tabelle IV genannt. 2500 Liter Luft sind ^ notwendig zum Verbrennen von 713 Liter der Trockendestillationsgase.

CO + 1/2O₂ = CO₂ + 68,2 kcal/mol H₉ + 1/20 - H₉O +57,6 kcal/mol

OU Δ Δ ί ^

CmHn + (m + n/4)O₂ = mC0₂ + -T-H₂ ^{0 + H}9 ^^H<?^: entwickelte

Gesamtwärmemenge)

35

L J

ι ι

Tabelle IV

Durch die Trockendestillationsgase entwickelte Wärmemenge (kcal/kg Schlamm auf Trockenbasis)

CO H_ CmHn Gesamt 552 899 969 2420

(3394 kcal/Nm³ Trockendestillationsgase).

Der fixierte Kohlenstoff (234 g) in dem Trockendestillationsrückstand wird mit 180 g Wasserdampf und 440 g Kohlendioxid 30 Minuten bei 1OuO⁰C umgesetzt= Die Vergasung des fixierten Kohlenstoffs beruht auf der folgenden Wassergasreaktion :

C + H₂O = CO + H₂ - 28,2 kcal/mol und der Generatorgasreaktion:
C + CO₂ = 2C0 - 38,2 kcal/mol die gleichzeitig ablaufen.

Die Gesamtmenge der bei der Vergasung entstehenden Gase beträgt 3573 Liter/kg Schlamm auf Trockenbasis. Die Menge

der jeweiligen Gase und der durch CO und H„ entwickelten Wärme sind in den Tabellen V und VI genannt.

Tabelle V

Analyse der Vergasungsgase (Liter/kg Schlamm auf 30

Trockenbasis)

CO H H_0 CO₀ N₀ Gesamt

672 224 448 235 1994 3573 ' ^:

- ι *ί -

Tabelle VI

Durch CO land H_ erzeugte Wärme (kcal/kg Schlamm auf

Trockenbasis)

CO

Gesamt

2046

576

2622

10

Die Wärmebilanz jeder Stufe und die Gesamtwärmebilanz sind im folgenden angegeben. Die in den Tabellen genannten Werte beziehen sich auf kcal/kg Schlamm auf Trockenbasis.

a) Trpcknungsstufe

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	4372	Wärmeabfuhr (kcal)	4372
Wärmezufuhr (kcal)	64	Wärme aus Schlamm	33
Wärme aus Schlamm	2622	Eigenwärme des Schlamms	1853
Eigenwärme des Schlamms	701	latente und Eigenwär me des Wasserdampfes	1384
Wärme aus Vergasungs gasen	890	Wärme aus Emissions gas	370
Eigenwärme der Verga sungsgase	17	Eigenwärme des Emissionsgases	73
Wärme aus Trocken- destillationsgas	73	latente und Eigenwär me des Wasserdampfes	654
Eigenwärme des Trocken- destillationsgases	8739	Wärmeverlust	8739
latente und Eigenwär me des Wasserdampfes		Gesamt
Gesamt

• m t> οο nu s

- 13 -

\ b) Trockendestillationsstufe

Wärmezufuhr (kcal) Wärmeab fuhr (kcal)

Wärme aus Schlamm Wärme aus Trockendestillationsgas

2420

Eigenwärme des Schlamms	33	Eigenwärme des Trok- kendestillationsgases	45
Eigenwärme der Verga sungsgase	128	latente und Eigenwär me des Wasserdampfes	73
		Wärme aus fixiertem Kohlenstoff	1952
		Eigenwärmen von Asche und fixiertem Kohlen stoff	39
		Wärmeverlust	4
Gesamt	4533	Gesamt	4533

c) Vergasungsstufe

Wärmezufuhr (kcal) Wärmeabfuhr (kcal)

Wärme aus fixiertem Kohlenstoff 1952

Eigenwärmen von fixiertem Kohlenstoff und Asche

Wärme aus Trockendestillationsgasen 1530

Eigenwärme der Tr okkendestillationsgase

Eigenwärme der Luft Wärme aus Vergasungsgasen 2622

Eigenwärme der Vergasungsgase 701

Eigenwärme der Vergasungsgase
(Trockendestillation) 128

Eigenwärme der Asche 39

Wärmeverlust 73

Gesamt

3563 Gesamt

3563

1 d) Gesamt

Wärmezufuhr (kcal)

Wärmeabfuhr (kcal)

Wärme aus Schlamm 4372

Eigenwärme des

Schlamms 64-

Eigenwärme der Luft 14

Gesamt

Wärme aus Emmissions-

gas 1384

Eigenwärme des Emissionsgases 370

latente und Eigenwärme des Wasserdampfes 1853

latente und Eigenwärme des Wasserdampfes 73 Eigenwärme der Asche 73 Wärmeverlust 731

4450

Gesamt

4450

Die Gesamtwärmebilanz ist in dem Wärme-Fließbild von Fig. gezeigt (Einheit: kcal/kg Schlamm auf Trockenbasis).

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Veraschung von entwässertem Schlamm unter wirksamer Nutzung des Wärmepotentials des Schlamms, ohne daß äußere Wärmezufuhr erforderlich ist. Bei Verwendung von Schlamm mit niedrigem Wassergehalt besteht ein weiterer Vorteil darin, daß ein Wärmeüberschuß erzielt wird und die bei der Vergasung entstehenden Gase für die anschließende Verwendung gespeichert werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch folgende Merkmale (a) bis (d) gekennzeichnet:

(a) Ein Trockendestillationsofen in Form eines vertikalen Zylinders ist vom oberen Teil eines Vergasungsofens in der Form eines vertikalen Zylinders von größerem Durchmesser als der Trockendestillationsofen umschlos-

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sen, wobei die Wand des Vergasungsofens den Trockendestillationsofen umgibt und sich nach oben bis zu einer Stelle erstreckt, die etwas unter der Oberseite des Trockendestillationsofens liegt, wobei der Vergasungsofen an dieser Stelle mit dem Trockendestillationsofen verbunden ist und wobei im Zentrum des Trokkendestillationsofens und des Vergasungsofens eine Drehwelle vorgesehen ist;

(b) der Trockendestillationsofen hat am oberen Ende einen Einlaß zur Zufuhr von Schlammpellets und einen Auslaß zum Ableiten des Trockendestillationsgases; der Trockendestillationsofen ist in eine Reihe von Bodenplatten unterteilt, wobei die uurch die Bodenplatten begrenzten Kammern Rührblätter aufweisen, die mit der Drehwelle verbunden sind, um den Schlamm alternierend vom Zentrum nach außen bzw. umgekehrt zu bewegen, wobei die Bodenplatten alternierend im Zentrum bzw. am Außenumfang Löcher aufweisen, durch die die Schlammpellets fallen, und wobei der Boden des Trockendestillationsofens die Form eines umgekehrten Kegels hat; eine Beschickungseinrichtung zum Einbringen des Trockendestillationsrückstands in den Vergasungsofen ist zwischen dem Boden des Trockendestillationsofens und der Drehwelle vorgesehen;

(c)der Vergasungsofen hat einen festen Rost und einen

Arm zum Glätten des auf dem Rost zurückgehaltenen Trokkendestillationsrückstands, wobei der Arm mit der Dreh-■ . welle integriert ist; der Boden des Vergasungsofens

stellt einen Aschensammler in Form eines umgekehrten Kegels dar? ein Förderer zum Austragen der Asche ist zwischen dem Boden des Vergasungsofens und der Drehwelle vorgesehen;
der Aschensammler ist mit Einlassen zur Zufuhr von Trockendestillationsgas, Luft und Wasserdampf versehen und das obere Ende des Ofens ist mit einem Auslaß

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zum Ableiten der Vergasungsgase versehen; und

(d) Kühlluft wird durch die Drehwelle zugeführt, um die Drehwelle und gegebenenfalls mindestens eines der Rührblätter und den Glättarm zu kühlen, wobei erhitzte Luft aus der Drehwelle als Luft in dem Vergasungsofen verwendbar ist.

Der in der Vorrichtung zu behandelnde Schlamm stammt aus der Behandlung von Haushaltsabfällen, einschließlich Faekalien. Schlamm aus der Behandlung von industriellen Abfällen kann ebenfalls verwendet werden, wenn er viel organische Bestandteile enthält. Der Feststoffgehalt des Schlamms erzeugt normalerweise mindestens 4000 kcal/kg auf absoluter Trockenbasis, das heißt eiue ausreichende Wärmemenge, um die etwa 7-fache Wassermenge, bezogen auf den Feststoffgehalt, zu verdampfen. Bei minimalem Wärmeverlust kann daher theoretisch auf einen Wassergehalt von etwa 85 % entwässerter Schlamm ohne Hilfsbrennstoff getrocknet und verascht werden. In den herkömmlichen Vorrichtungen ist dies jedoch nur schwer erreichbar. Herkömmliche Vorrichtungen können Schlamm verarbeiten, der auf einen Wassergehalt von maximal etwa 65 % entwässert ist. Dagegen kann die erfindungsgomäße Vorrichtung Schlamm behandeln, der auf einen Wassergehalt von 70 bis 75 % entwässert ist. In diesem Fall muß jedoch der Schlamm in der obersten Kammer des Trockendestillationsofens getrocknet werden und dies ist ein Faktor, der die Größe des Trockendestxllationsofens erhöht. Außerdem enthält das entstehende Trockendestillationsgas viel Wasserdampf, der in vielen Fällen entfernt werden muß, bevor das Trockendestillationsgas als Brennstoff verwendbar ist. Vorzugsweise wird der Schlamm in der erfindungsgemäßen Vorrichtung behandelt, nach-dem er in einem getrennten Trockner mit den Gasen, die bei der Trockendestillation und Vergasung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung entstehen, auf einen Wassergehalt von weniger als 70 bis 75 % getrocknet wurde.

Eine Äusführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 3 näher erläutert. Die Vorrichtung umfaßt einen Trockendestillationsofen 10 in Form eines vertikalen Zylinders, der vom oberen Teil eines Vergasungsofens 30 in Form eines vertikalen Zylinders mit einem größeren Durchmesser als der Trockendestillationsofen 10 umschlossen ist. Die Wand des Vergasungsofens 30 umgibt den Trockendestillationsofen 10 und erstreckt sich nach oben bis zu einer Stelle, die etwas unter der Oberseite des Trockendestillationsofens 10 liegt, wobei der Vergasungsofen 30 an dieser Stelle mit dem Trockendestillationsofen 10 verbunden ist. Im Zentrum des Trockendestillationsofens 10 und des Vergasungsofens 30 ist eine Drehwelle 40 vorgesehen, die durch einen Antrieb 41 am oberen Ende des Ofens 10 über ein Getriebe 42 angetrieben wird.

Ein Auslaß 11 zum Ableiten von Trockendestillationsgas und . ein Einlaß 12 zur Schlammzufuhr sind am oberen Ende des Ofens 10 vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform ist ein Schneckenförderer 13 mit dem Einlaß 12 verbunden und die durch einen Trichter 14 zugeführten Schlammpellets werden durch den mit einem Antrieb 15 angetriebenen Schnekkenförderer 13 in das Innere des Ofens 10 bei.orcOrt. Dor Ofen 10 ist in eine Reihe von Bodenplatten unterteilt ( fünf Bodenplatten in der gezeigten Ausführungsform). Die durch die Bodenplatten 16 begrenzten Kammern 17 haben Rührblätter 18, die an der Drehwelle 40 befestigt sind, um die Schlammpellets alternierend vom Zentrum nach außen bzw. umgekehrt zu bewegen. Die Bodenplatten 16 haben Löcher 19 alternierend im Zentrum bzw. am Außenumfang, durch die die Schlammpellets fallen. Der Boden 20 des Trockendestillationsofens 1O hat die Form eines umgekehrten Kegels und definiert einen Raum von kreisförmigem Querschnitt zwischen dem Boden 20 und der Welle 40. Ein Schneckenförderer 21 ist innerhalb

³^ dieses Raums um die Welle 40 angeordnet. Der Durchmesser des Schneckenförderers 21 wird so gewählt, daß die Schnecke

] den Boden 20 berührt. Der von der letzten Bodenplatte fallende Trockendestillationsrückstand wird durch den Förderer 21 nach unten in den Vergasungsofen ausgetragen, wobei der Förderer das Durchtreten von Gasen verhindert. Vorzugsweise verhindert der Schneckenförderer 21 völlig jede Gasströmung,

Die durch den Schneckenförderer 13 zugeführten Schlamm-¹

pellets werden entlang der Bodenplatten 16 durch die Wirkung der Blätter 18 alternierend vom Zentrum nach außen bzw. umgekehrt bewegt und fallen nacheinander durch die Löcher 19, während sie trocken destilliert werden. Der Rückstand wird durch den Schneckenförderer 21 dem Vergasungsofen 3O zugeführt und das Trockendestillationsgas wird durch den Auslaß 11 abgeleitet.

In dem Vergasungsofen 30 ist ein fester Rost .31 und ein Glättarm 32, der mit der Welle 40 integriert ist, vorgesehen. Der Arm 32 glättet den auf dem Rost 31 zurückgehaltenen Trockendestillationsrückstand. Der Vergasungsofen 30 hat unter dem Rost 31 einen Aschensammler 33, der ähnlich wie der Boden 20 des Trockendestillationsofens 10 die Form eines umgekehrten Kegels hat. Zwischen dem Aschensammler und der Welle 40 ist ein Schneckenförderer 34 zum Austragen der Asche vorgesehen, der den Gasstrom abschneidet. Der Schneckenförderer 34 muß den Gasstrom nicht völlig unterbinden. Der Aschensammler 33 ist mit einem Einlaß 35 zur Zufuhr von Trockendestillationsgas und einem Einlaß 36 zur Zufuhr von Luft für die teilweise Verbrennung sowie gegebenenfalls von Wasserdampf versehen. Am oberen Ende weist der Vergasungsofen 30 einen Auslaß 37 zum Ableiten der Vergasungsgase auf.

Die Drehwelle 40 ist hohl. Gegebenenfalls sind auch mindestens eines der Blätter 18 und der Glättarm 32 hohl. Luft wird durch den hohlen Teil dieser Elemente vom oberen Ende der Welle 40 eingeleitet und nach dem Kühlen der jeweiligen

Teile wird erhitzte Luft am unteren Ende der Welle 40 erhalten. Die Rohrleitungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind so ausgelegt, daß die erhitzte Luft in dem Vergasungsofen 30 verwendet werden kann.

Wie vorstehend beschrieben, werden die dem Trichter 14 kontinuierlich zugeführten Schlammpellets durch den Trokkendestillationsofen 10 nach unten befördert, indem sie nacheinander die Bodenplatten 16 passieren. Beim Herabfallen durch die Bodenplatten 16 werden die Schlammpellets zunächst durch die durch die Heißgase aus dem Vergasungsofen 30 erhitzte Ofenwand getrocknet und anschließend trocken destilliert. Alternativ werden die Schlammpellets während dem Trocknen trocken destilliert. Die Trockendestillation der S.chlammpellets ist bei etwa 400 bis 600°C ■ im wesentlichen vollständig. Der entstehende Wasserdampf und das Trockendestillationsgas werden aus dem Auslaß 11 abgezogen. Der Trockendestillationsrückstand besteht in erster Linie aus fixiertem Kohlenstoff und Asche und enthält geringe Mengen an nicht-zersetzten organischen Bestandteilen.

Der aus dem Ofen 10 ausgetragene Trockendestillationsrückstand wird auf dem festen Rost 31 des Vergasungsofens

zurückgehalten. Der Aschensammler 33 unter dem Rost 31 wird mit Trockendestillationsgas und Luft sowie gegebenenfalls Wasserdampf durch die Einlasse 35 und 36 versorgt und das Trockendestillationsgas wird zu Heißgas verbrannt, das durch den Rost 31 das Bett aus Trockendestillations-

rückstand auf dem Rost erreicht. Der Rückstand wird erhitzt und mit dem Kohlendioxid und Wasserdampf, die bei der Verbrennung des Trockendestillationsgases entstehen, sowie Luftsauerstoff und dem zugeführten Wasserdampf umgesetzte Die entstehenden Heißgase strömen zwischen der Wand

des Vergasungsofens 30 und dem Trockendestillationsofen und erhitzen den Trockendestillationsofen 10. Das erhöhte

Temperatur aufweisende Gas wird durch den Auslaß 37 abgezogen. Die Asche (Vergasungsrückstand) wird mit dem Förderer 34 ausgetragen. Die erhitzte Luft aus der Welle 40 kann zum Verbrennen des Trockendestillationsgases verwendet werden".

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Trockendestillation, Vergasung und Veraschung von entwässertem Schlamm ohne Verwendung von Hilfsbrennstoff und auch zur Gewinnung der Wärme der bei der Vergasung bzw. Vergasung und Trockendestillation erhaltenen Gase. Der Schlamm wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht einfach verbrannt, sondern getrocknet, trocken destilliert und dann verbrannt, so daß das emittierte Gas nur einen kleinen An-

^ teil an Verunreinigungen enthält und nach einfachen Verfahren behandelt werden kann. Die erhaltene Asche enthält nur geringe Mengen an sechswertigen Chromverbindungen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat daher großen industriel len Nutzen.

Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und ihre Betriebsdaten sind im folgenden angegeben.

1. Ausführung der Vorrichtung
25

1)	Trockendestillationsofen	270 mm
	Durchmesser	700 mm
	Höhe	5
	Kammern
2)	Vergasungsofen	300 mm
	Durchmesser	1000 mm
	Höhe

(Höhe, in der der Trockendestillationsofen von dem Vergasungsofen umgeben wird: 500 mm)

— 21 —

3) Drehwelle Geschwindigkeit 2 U/min

2. Betr ieb sdaten

1) Zugeführter Schlamm Wassergehalt Vom Feststoffgehalt entwickelte Wärme

• Beschickungsrate 10 %

4372 kcal/kg entwässerter Schlamm

1,0 kg entwässerter Schlamm/h

2) Trockendestillationsgas Menge Temperatur Wassergehalt entwickelte Wärme 850 Liter/h 35O°C

16 Vol.-%

284 7 kcal/Nm³

3) Temperatur des Trockendestillationsofens

oben 35O°C

Mitte 42O°C

unten 450⁰C

4) Vergasungsgase Menge Temperatur Wassergehalt entwickelte Wärme

5) Asche Menge Temperatur

2096	Liter/h	C
800°	Vol.-%
2,2	kcal/Nm³
1251	g/h
197	⁰C
1000

1 6) Vergasungsofen

Trockendestillationsgaszufuhr 471 Liter/h

Luftzufuhr 1390 Liter/h

Wasserdampfzufuhr 81 l/h

5 Temperatur des Vergasungsbettes 800⁰C

7) Wellenkühlung

Luftstrom 640 Liter/h

Einlaßtemperatur 20°C

10 Auslaßtemperatur 1000⁰C

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Claims

• ■ VOSSlUS · VOSSIUS .TAUCHNER "h!e-U.N E M.A.N#N -RAUH PATENTANWÄLTE SIEBERTSTRASSE A, ■ 8000 MÜNCHEN 86 · PHONE: (O89) 47 4O75 ^ CABLE:. BENZOLPATENT MÜNCHEN ■ TELEX S-29453 VOPAT D S U.Z.: R 416 Case FP/S-35-8 SHINRYO AIR CONDITIONING CO., LTD. Tokyo, Japan 'lg " Verfahren und Vorrichtung zum Veraschen von Klärschlamm Patentansprüche ^ 1I

1. Verfahren zum Veraschen von Klärschlamm, ^φ

dadurch gekennzeichnet, daß man entwässerten Schlamm mit einem Wassergehalt von bis 75 %, der durch Entwässern von überschüssigem Schlamm aus der Abwasserbehandlung erhalten worden ist,·

pelletisiert, die Pellets mit einer Wärmequelle, die -■ durch Verbrennen der bei der folgenden Trockendestillation und Vergasung entstehenden Gase erhalten wird, trocknet, die Pellets durch' die Eigenwärme des Gases, das bei der im folgenden beschriebenen Vergasung entsteht, trocken destilliert, einen Teil des bei der Trockendestillation entstehenden Gases in der Trocknungsstufe und den Rest in der im folgenden beschriebenen Vergasungsstufe verwendet, den Rückstand aus der Trockendestillationsstufe mit dem restlichen Trockendestillationsgas. Luft und Wasserdampf vergast und den

Rückstand in Form von Asche austrägt sowie das bei der Vergasung entstehende Gas in der Trocknungsstufe verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets eine Größe von etwa 1 bis 10 mm haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets zylindrische Form mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 10 mm und einer Länge von etwa 10 bis 20 mm haben.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trockendestillation bei

¹^ einer Temperatur von etwa 400 bis 600⁰C durchführt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trockendestillation etwa 20 Minuten bei etwa

45O⁰C durchführt.
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6. Vorrichtung zur Trockendestillation und Vergasung von Schlamm, gekennzeichnet durch einen Trockendestillationsofen (1O) für die Trockendestillation von Schlammpellets in Form eines vertikalen Zylinders, der vom oberen Teil eines Vergasungsofens (30) zum Vergasen des Trockendestillationsrückstands umschlossen ist, welcher die Form eines vertikalen Zylinders von größerem' Durchmesser als der Trockendestillationsofen (10) hat, wobei die Wand des Vergasungsofens (30) den Trockendestillationsofen (10) umgibt und nach oben bis zu einer Stelle reicht, die etwas unter der Oberseite des Trockendestillationsofens (10) liegt, und wobei der Vergasungsofen (30) an dieser Stelle mit dem Trockendestillationsofen (10) verbunden ist, eine im Zentrum des Trockendestillationsofens (10) und des Vergasungsofens (30) angeordnete Drehwelle (40), einen am

oberen Ende des Trockendestillationsofens (10) befindlichen Einlaß (12) zur Zufuhr von Schlammpellets und einen Auslaß (11) zum Ableiten der bei der Trockendestillation entstehenden Gase, eine Reihe von Bodenplatten (16) , die den Trockendestillationsofen (10) unterteilen, wobei die von den Bodenplatten (16) begrenzten Kammern (17) Rührblätter (18) aufweisen, die an der Drehwelle (40) befestigt sind und die Schlammpellets alternierend vom Zentrum nach außen oder umge-■" kehrt bewegen, wobei die Bodenplatten (16) alternierend im Zentrum oder am Außenumfang Löcher (19) aufweisen, durch die die Schlammpellets fallen, und wobei der Boden (20) des Trockendestillationsofens (10) die Form einet, umgekehrten Kegels hat, eine Beschickungseinrlchtung (21) zum Ausbringen von Trockendestillationsrückstand in den Vergasungsofen (30) zwischen dem Boden (20) des Trockendestillationsofens (10) und der Drehwelle (40), einen festen Rost (31) und einen Arm (32) zum Glätten des auf dem Rost zurückgehaltenen Trockendestillationsrückstands in dem Vergasungsofen (30), wobei der Arm (32) mit der Drehwelle (40) integriert ist, und wobei der Boden des Vergasungsofens (30) einen Aschensammler (33) in Form eines umgekehrten Kegels darstellt, einen Förderer (34) zum Ausbringen der Asche zwischen dem Boden des Vergasungsofens (30) und der Drehwelle (40), Einlasse (35, 36) in dem Aschensammler (33) zur Zufuhr von Trockendestillationsgas, Luft und Wasserdampf, einen Auslaß (37) am oberen Ende des Ofens (30) zum Ableiten der bei der Vergasung entstehenden Gase und Kühlluftzufuhr zum Kühlen der Drehwelle (40) sowie gegebenenfalls mindestens eines der Rührblätter (18) und des Arms (32).