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Vorrichtung zur Herstellung eines Granulats.
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Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Es ist bekannt, schlammförmige Stoffe vor ihrer weiteren Verarbeitung,
z.B. Verbrennen oder Deponieren, mit einem Feststoff zu vermischen und zu granulieren.
Man erhält so ein schüttfähiges Gut, das sich besser handhaben läßt.
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Wird das Granulat verbrannt, so wird zum Granulieren vorzugsweise
die bei der Verbrennung anfallende Asche verwendet. Neben dem offensichtlichen Vorteil,
auf vorhandenes Material zurückgreifen zu können, läßt sich durch die Rückführung
der Asche zusätzlich der Ausbrand erhöhen und gegebenenfalls auch Wärme rückgewinnen.
Ist eine mengenmäßig große RückführUng von Verbrennungsasche nicht erwünscht, so
läßt sich die zur Granulierung nötige Mindestmenge an Feststoff durch Verwendung
von puderförmigem Gut reduzieren. Die bei einer trocKenen Rauchgasreinigung anfallende
Flugasche besitzt diese feine Konsistenz.
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Es ist weiterhin bekannt, daß sich ballastreiche Brennstoffe besonders
vorteilhaft in einer Wirbelschicht verbrennen lassen; unter anderem ist eine Wirbelschichtfeuerung
relativ unempfindlich gegen Schwankungen des spezifischen Heizwertes des Brennstoffes.
Bei der Verbrennung von
Schlamm in einer Wirbelschicht bietet die
vorherige Granulierung die Möglichkeit, den Verbrennungsvorgang zu optimieren, indem
man die Anströmgeschwindigkeit der Verbrennungsluft genau auf die Korngröße des
Granulats einstellt. Dabei ist eine möglichst einheitliche Korngröße Voraussetzung,
da sich zu große Partikel auf dem Anströmboden ablagern und zu kleine Partikel unverbrannt
mit der Flugasche aus der Wirbelschicht ausgetragen werden. Die Korngröße und das
Kornspektrum, das sich bei der Granulierung einstellt, ist unter anderem von der
Schlammfeuchte abhängig. Die gleichmäßige Granulierung von Schlamm mit schwankender
Feuchte, z.B. Flotationsschlamm aus der Kohlenaufbereitung oder Klärschlamm, ist
daher mit großem zusätzlichem Aufwand verbunden.
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Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist durch
die DE-OS 29 43 558 bekannt. In dieser Schrift wird geschildert, wie aus Klärschlamm
oder ähnlichem Material und zurückgeführter Flugasche in einem Mischgranulator mit
messerartigen Mischorganen ein Granulat hergestellt wird. Dieses Granulat wird anschließend
in einer Wirbelschicht getrocknet und gesichtet. Die dazu notwendige Energie wird
durch Verbrennung eines Teils des Trockengranulats in einer Wirbelschichtfeuerung
gewonnen. Es wird erwähnt, daß sich Kornspektrum und Korngröße im Mischgranulator
unter anderem in Abhängigkeit von dem Verhältnis zugeführter Schlamm/zurückgeführtes
Material einstellen.
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Eine Regelung dieses Verhältnisses ist nicht vorgesehen.
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Die für die Verbrennung in einer Wirbelschicht gewünschte gleichmäßige
Korngröße wird durch Sichten während der Wirbelschichttrocknung erreicht.
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Die DE-OS 29 29 264 beschreibt eine Anlage zur Herstellung eines Granulats
zur Verfeuerung in einer Wirbelschicht.
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Um ein Granulat mit optimaler Korngröße zu erhalten, besitzt diese
Anlage zusätzlich zu dem nicht näher beschriebenen Agglomerator einen Sichter, eine
Separatorgruppe und ein Mahlwerk.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der sich auch bei Schwankungen der
Schlåmmfeuchte, wie sie bei Flotationsschlamm aus der Kohlenaufbereitung üblich
sind, ein Granulat mit im wesentlichen gleichmäßiger Korngröße herstellen läßt,
ohne daß zusätzliche Apparate, wie Sichter, Separatoren, Mahlwerke etc. eingesetzt
werden müssen Die Breite und die Schwankung des Kornspektrums sollen so gering sein,
daß sich bei einer Verbrennung des Granulats in einer Wirbelschicht der gewünschte
Ausbrand erreichen läßt.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst. Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zunutze, daß sich die Leistungsaufnahme
des Rührwerkantriebs mit dem Mischungsverhältnis Schlamm/ Pudergut ändert und däß
bei einem bestimmten, über das Mischungsverhältnis Schlamm/Pudergut im wesentlichen
konstant gehaltenen Wert der Leistungsaufnahme ein Granulat anfällt, das unabhängig
von der Anfangsfeuchte des Schlammes die gewünschten Eigenschaften besitzt. Dieser
spezielle Wert der Leistungsaufnahme ist empirisch leicht zu ermitteln.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß sich auch bei schwankenden Schlammfeuchten
ein Granulat herstellen läßt, dessen gleichmäßige Körnung den Erfordernissen einer
Wirbelschichtfeuerung genügt, ohne daß zusätzlicher apparativer Aufwand betrieben
werden muß. Weiterhin können die Schwankungen der Belastung des Rührwerks und seines
Antriebs infolge wechselnder Eigenschaften der Ausgangsmaterialien verringert werden.
Dies ermöglicht eine genau angepaßte Auslegung der einzelnen Komponenten der Vorrichtung
mit allen daraus resultierenden Vorteilen, einschließlich einer längeren Lebensdauer.
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Die Vorrichtung nach Anspruch 2 ist eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung
der Erfindung, da sich die Stromstärke ohne Meßwertwandler direkt als Führungs-
und Regelgröße in elektrischen Regelkreisen verwenden läßt.
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Durch die Vorrichtung nach Anspruch 3 ist es möglich, die Schadstoffemission
einer nachgeschalteten Wirbelschichtfeuerung über das Rauchgas im erforderlichen
Rahmen zu begrenzen.
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Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine optimale Verbrennung
von Schlamm wechselnder Feuchte in einer Wirbelschichtreuerung, da sowohl Schwankungen
des Ballaststoffanteils als auch des Wasseranteils im Schlamm berücksichtigt werden
können. So läßt sich ein hoher Verbrennungswirkungsgrad bei minimaler Menge zurückgeführter
Verbrennungsasche erreichen. Zusätzlich ist es möglich, die Effizienz des Zusatzstoffes
zur Begrenzung der Schadstoffemission über das Rauchgas wesentlich zu steigern.
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Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels.
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Figur 1 zeigt grob-schematisch eine Anlage zur Verbrennung von Flotationsschlamm
in einer Wirbelschicht unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen Behälter 1, in dem
ein mechanisches Rührwerk 2 angebracht ist. Das Rührwerk 2 besteht aus einer oder
mehreren Wellen, die mit schaufelartigen Werkzeugen bestückt sind. Als Antrieb 3
dient ein Elektromotor. Misch- und Granuliervorrichtungen dieser Art sind bekannt,
eine Ausführungsform ist z.B. in der DE-OS 30 00 329 beschrieben, eine andere ist
in der Zeitschrift "Chemie-Technik" 11 (1982) Nr.6, Seite 599 veröffentlicht worden.
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Zur Messung der Stromaufnahme des Antriebs 3 ist ein Medgerät 4 vorgesehen.
Der ermittelte Meßwert wird von einer Regeleinrichtung 5 als Regel- und/oder Führungsgröße
zur Steuerung einer Flugaschedosiereinrichtung 6 verwendet.
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Diese ist als Schneckenförderer ausgebildet und mit einem Flugaschebunker
7 verbunden.
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Die Versorgung des Behälters 1 mit Schlamm erfolgt aus einem Schlammbunker
8 über eine Schlammdosiereinrichtung 9, die über eine Regeleinrichtung 10 gesteuert
wird. Zur Messung des Schlammassenstroms ist ein Meßgerät 11 vorgesehen, das mit
der Regeleinrichtung 5 verbunden ist. Die Regeleinrichtung 10 verwendet als Regel-
und Führungsgröße die Wirbelschichttemperatur einer Wirbelschichtfeuerung 12, zu
deren Messung ist ein Meßgerät 13 vorgesehen.
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Die Wirbelschichtfeuerung 12 ist mit dem Behälter 1 über einen Förderer
14 verbunden. In den Rauchgasstrom aus der Wirbelschichtfeuerung 12 ist ein Rauchgasfilter
15 und ein Meßgerät 16 zur Messung der Schadgaskonzentration eingeschaltet. Im vorliegenden
Beispiel ist das Meßgerät 16 ein S02-Analysator, es können jedoch auch Analysegeräte
für andere Schadstoffe, wie z.B. HCl, an dieser Stelle eingebaut werden. Eine Regeleinrichtung
17 verwendet die Meßwerte des Meßgerätes 16 als Regelgröße zur Steuerung der Kalkdosiereinrichtung
18, über sie erfolgt die Beschickung des Behälters 1 mit Kalk aus dem Kalkbunker
19.
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Die Dosiereinrichtung 9 beschickt den Behälter 2 mit Schlamm aus dem
Bunker 8, dabei wird der Massenstrom mit dem Meßgerät 11 gemessen. Im vorliegenden
Beispiel ist der Schlamm vorentwässerter Flotationsschlamm aus der Kohlenaufbereitung.
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Im Behälter 1 wird Flugasche und Kalk von den Dosierer 6 und 18 aus
den Bunkern 7 und 19 zugefügt. Das Rührwerk 2 mischt und granuliert die Ausgangsmaterialien,
während sie zum Förderer 14> ein Bandförderer, transportiert werden.
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Misch-, Granulier- und Transportvorgang sind so aufeinander abgestimmt,
daß am Ende des Behälters 2 ein Granulat gewünschter Konsistenz anfällt, konstante
Feuchte des eingetragenen Schlammes vorausgesetzt.
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Der Förderer 14 übernimmt das gesamte anfallende Granulat und befördert
es in die Wirbelschichtfeuerung 12, wo es verbrannt wird. Die Temperatur in der
Wirbelschicht wird von dem Meßgerät 11 gemessen und durch die Regeleinrichtung 10
konstant gehalten. Fällt die Temperatur ab, so erhöht die Regeleinrichtung 10 durch
den Dosierer 9 die Schlammzufuhr in den Behälter 1. Es fällt dadurch, wie
später
noch näher erläutert, mehr Granulat an, und so wird auch die Brennstoffzufuhr in
die Feuerung 12 erhöht.
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Analog wird bei einem Ansteigen der Temperatur die Schlammzufuhr gedrosselt.
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Sinkt der spezifische Heizwert des Granulats infolge zu hohem Ballaststoffanteils
soweit ab, daß sich mit dieser Regelung die Temperatur in der Wirbelschicht nicht
halten läßt, so müssen zusätzliche Maßnahmen getroffen werden. Bei einer Anlage
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bietet sich die Zumischung eines zusätzlichen
Brennstoffes, z.B.
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öl> Kohlestaub oder ähnliches in den Behälter 1 an.
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Die Rauchgase der Feuerung 12 werden im Filter 15, hier ein Gewebefilter,
gereinigt. Das dabei anfallende Filtergut (Flugasche mit einem geringen Anteil nichtreagiertem
Kalk) wird, soweit zur Granulierung benötigt, in den Flugaschebunker 7;befördert.
Die überschüssige Flugasche wird zusammen mit der eventuell anfallenden Bettasche
ihrer weiteren Verwendung (Deponierung, Verarbeitung zu Baustoffen etc.) zugeführt.
Hinter dem Filter 15 bestimmt ein Meßgerät 16 die Schwefeldioxidkonzentration im
Rauchgas.
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Abhängig von diesem Wert regelt die Regeleinrichtung 17 über den Dosierer
18 die Kalkzufuhr in den Behälter 2. Um den Umsetzungsgrad des Kalks zu erhöhen,
wird dieser in möglichst feiner Form in den Behälter 2 eingebracht. Daher wirkt
er gleichzeitig als Pudergut zur Granulierung.
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Allerdings wird die Menge des bei der Granulierung verwendeten Kalks
ausschließlich durch die SO2 Konzentration im Rauchgas bestimmt, es wird nur die
für den gewünschten Entschwefelungsgrad notwendige Kalkmenge zugeführt.
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Die Schwankungen des Kornspektrums des Granulats infolge von Änderungen
in der Schlammfeuchte und -zufuhr und der zur Entschwefelung benötigten Kalkmenge
gleicht die Regeleinrichtung 5 durch Änderung der Zufuhr von Flugasche in den Behälter
1 aus. Dazu steuert die Regeleinrichtung 5 den Flugaschestrom in Abhängigkeit von
der Schlammzufuhr (gemessen durch das Meßgerät 11) so, daß sich ein konstantes,
vorher festgelegtes Verhältnis zwischen Schlamm und Flugasche im Behälter 1 einstellt.
Dieser Steuerung ist eine zusätzliche Regelung der Flugaschezufuhr gemäß der Leistungsaufnahme
des Motors 3 überlagert. Die Regeleinrichtung 5 korrigiert das vorher festgelegte
Verhältnis Schlamm/Flugasche durch Änderung der Flugaschedosierung so, daß der Antrieb
3 eine bestimmte, im wesentlichen konstante Leistung aufnimmt. Die Stromstärke,
gemessen mit dem Meßgerät 4, dient dabei als Regelgröße, der Sollwert der Stromstärke
wird vorher empirisch bestimmt. Dabei zeigt es sich, daß einer erhöhten Leistungsaufnahme
des Motors 3 durch eine Verringerung der Flugaschezufuhr entgegengewirkt wird.
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Technische Daten: Flotationsschlamm 25 - 40 % Wasser (vorentwässert):
25 - 45 % brennbare Bestandteile Granulat: ca. 20 % Wasser Korngröße: ca. 3-6 mm
Massenstrom: ca. 13.000 kg/h
Flugasche: brennbare Bestandteile:
weniger als 2 ß Sollwert der Stromaufnahme des Rührwerkmotors: 13 A Temperatur in
der Wirbelschicht: ca. 850 OC
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