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Aufbereitung von Ölschlamm für die Ver-
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brennung und hierfür Vorgesehene Einrichtung Die Erfindung bezieht
sich auf die Aufbereitung von insbesondere im Schiffsbetrieb vor allem von Separatoren,
Filtern und Bilgewasserentölern anfallendem Ölschlamm für die Verbrennung und eine
hierfür vorgesehene Einrichtung.
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Für den Schiffsbetrieb werden in zunehmendem Maße billigere Schweröle
von minderer Qualität und Reinheit verwendet, die unmittelbar vor der Zuleitung
zur Antriebsanlage durch Separatoren und/oder Filter gereinigt- werden. Hierbei
werden auch aus den Tanks mitgenommene Verschmutzungen sowie das in d Brennstoff
enthaltene und das sich in den Tanks sammelnde Wasser abgeschieden. In den Separatoren
und Filtern fällt somit eine erhebliche Menge von wasserhaltigem Schlamm an. Weiterer
öliger Schlamm ergibt sich z. B. aus der Reinigung von Schmierölen und Dieselöl
in den entsprechenden Filtern sowie aus der Bilgenwasserentölung. Der sich in einem
Schlammtank sammelnde Schlamm enthält etwa 70 bis 80 % Wasser, während der Rest
im wesentlichen aus brennbaren Bestandteilen besteht.
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Das Schlammöl kann an Land abgegeben werden, was aber insbesondere
wegen der hierfür notwendigen Liegezeit an den entsprechenden Annahmestellen sehr
teuer ist.
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Das Schlammöl kann auch mit einem geeigneten Brenner in einem Hilfskessel
verbrannt werden, so daß die in ihm enthaltene Energie noch für den Bordbetrieb
nutzbar ist.
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Wegen des hohen Wassergehalts läßt sich der Schlamm jedoch nicht ohne
weiteres verbrennen. Dies wäre aber z.B.
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durch Hinzufügen von weiterem Brennstoff möglich, was aber als unwirtschaftlich
anzusehen ist, da normalerweise die Verwendung des Brennstoffs z. B. zur Stromerzeugung
in einem Motor einen höheren Wirkungsgrad ergibt und Abwärme aus den Abgasen und
dem Motorkühlwasser im gewöhnlichen Schiffsbetrieb ausreichend vorhanden ist.
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Es wurde ermittelt, daß das Schlammöl ohne zusätzlichen Brennstoff
an Bord verbrannt werden kann, wenn sein Wassergehalt 30 % und weniger beträgt.
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Bei der Entölung von Bilgenwasser, bei der ein möglichst ölfreies
Wasser angestrebt wird, wurde schon vorgeschlagen (DE-PS 28 33 106), Wasser und
Öl durch Verdampfen des Wassers zu trennen. Das ölhaltige Bilgenwasser wird in einem
Verweilbehälter unter Unterdruck gesetzt und durch Zufuhr von Abwärme aus einer
Brennkraftmaschine beheizt,so daß das Wasser verdampft und das öl in einen ebenfalls
unter Unterdruck stehenden Schmutzölbehälter abfließen kann. Durch den Unterdruck
wird erreicht, daß die Verdampfung auch bei einer über Wärmetauscher zu-
geführten
Abwärme von niedriger Temperatur erfolgt und der Unterdruck wird so eingestellt-,
daß die Siedetemperatur höchstens gleich der durch die Abwärme erreichbaren Temperatur
der beheizten Verweilzone in dem Verweilbehälter ist.
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Ein solches Verfahren ist jedoch für die Verminderung des Wassergehalts
von Ölschlamm, wie er an Bord eines Schiffes anfällt, nicht ohne weiteres brauchbar.
Der Schlamm besitzt eine inhomogene Zusammensetzung und enthält ölige Anteile von
hoher Viskosität und unterschiedlichen spezifischen Gewichts, die eine Zirkulation
der Masse in einem Behältnis verhindern und damit auch eine gleichmäßige Erwärmung
der Masse in dem Behältnis in einer wirtschaftlich vertretbaren Zeit ausschließen.Das
Wasser kommt auch in Form von Suspensionen, Lösungen oder Emulsionen vor und ist
z. T. in zähflüssige Schlammbestandteile eingeschlossen. Der Schlamm kann insbesondere
infolge der in ihm enthaltenen Verschmutzungen zur Bildung einer erhärtenden Schicht
oder Kruste an Heizflächen führen. Die Feststellung eines Wassergehalts von 30 %
oder weniger ist schwierig, wenn ein solcher durchschnittlicher Wassergehalt in
einem Behältnis ermittelt werden soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,den z. B. an Bord eines Schiffes
anfallenden Ölschlamm durch Verminderung
seines Wassergehalts mittels
an Bord wenigstens zeitweise z. B aus dem Motorkiihlwasser oder den Abgasen der
Hauptantriebsmaschine verfügbarer Energie soweit aufzubereiten, daß er ohne Zufuhr
weiterer Energie verbrannt und sein Heizwert genutzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch das in den Ansprüchen angegebene Verfahren
und die zu seiner Durchführung vorgesehene Vorrichtung gelöst, welche anhand der
beigefügten schematischen Zeichnungen, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für
die Anwendung auf einem Schiff darstellen, weiter beschrieben wird.
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Es zeigen : Figur 1 ein Schema einer Einrichtung zur Aufbereitung
des Schlammes, Figur 2 einen vereinfachten Schnitt durch einen Behälter zur Erhitzung
des Schlammes und zur Verdampfung des Wassers In einem beheizten Schlamm-Sammeltank
1 wird der aus Filtern, Separatoren usw. anfallende, Öl und eventuell andere brennbare
Stoffe enthaltende Ölschlamm, der einen Wassergehalt von etwa 70 bis 80 % besitzt,
gesammelt. Ein Behälter 2 ist für die Schlammentwässerung vorgesehen. Ein Schlamm-Vorratstank
3 nimmt den weitgehend entwässerten Schlamm auf, bevor er, was
nicht
mehr dargestellt ist, in einem Hilfskessel zu Zeiten eines erhöhten Warmwasserbedarfs
verbrannt wird, z.
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B. wenn während einer Hafenliegezeit die Hauptmaschine steht oder
wenn zusätzlich Wärme u. a. zur Durchführung der Schlammentwässerung benötigt wird.
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Mit dem Behälter 2 ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks
und zum Absaugen des Dampfes verbunden, welche bei dem dargestellten Beispiel aus
einem Kondensator 4 besteht. Das Kondensat wird in einen Destillattank 5 abgeführt
und kann von hier aus z. B. in einem nicht gezeigten Bilgen- und Lenzwasserentöler
weiter gereinigt werden. Notwendiges Kühlwasser für den Kondensator wird direkt
von außenbords oder aus einem Kühlwassertank 6 zugeführt. Die Tanks 1,3,5 und 6
sind zur Atmosphäre hin offen.
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Der Behälter 2 besteht aus einem oberen Teil 21 und einem unteren
Teil 22, die lösbar z. B. mittels Flanschen verbinden sind. Der untere Teil 22 ist
von einer Heizung, vorzugsweise von einem mit Heizwasser gefüllten Mantel 23 umgeben.
An dem oberen Teil 21 ist ein zum Kondensator 4 führendes Abzugsrohr 24 angeordnet.
Der obere Teil 21 enthält auch eine vorzugsweise düsenartig ausgebildete und nach
unten gerichtete Austrittsöffnung 25 für den zugeführten Schlamm, Unter der Austrittsöffnung
25 ist eine Prallplatte 26 angeordnet. Aus dem unteren Teil 22
führt
eine Schlamm-Ansaugleitung 27 heraus, die wie in Figur 1 angedeutet, an die tiefste
Stelle des unteren Teils 22 anschließen kann. Figur 2 zeigt dagegen eine bevorzugte
Ausführung, bei der ein Ansaugrohr 27a vom oberen Teil 21 ausgehend bis nahe an
den Boden des unteren Teils 22 heruntergeführt ist, um von dort den Schlamm nach
oben abzusaugen. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der untere Teil 22 glatte,
leic von sich etwa absetzenden Verkrustungen o.ä; zu reinigende Wandflächen besitzt
und sich alle Anschlüsse an dem oberen Teil 21 befinden und mit diesem bei einer
etwa notwendigen Reinigung abzunehmen sind. Der Behälter 2 weist außerdem einen
Niveaufühler auf, bei dem ein Schwimmer 28 mit einem Schwimmerschalter 29 verbunden
ist, welcher ebenfalls am oberen Teil 21 angeordnet ist. An dem Behälter können
weitere Einrichtungen wie ein Schauglas, Reinigungsanschlüsse usw. vorgesehen werden,
die nicht dargestellt sind. Der Behälter ist ferner von einer wärmeisolierenden
Schicht umgeben.
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Während der Schlammentwässerung ist der Behälter 2 nur bis zu einem
Flüssigkeitsspiegel, der sich in einem gewissen Abstand unterhalb der Prallplatte
26 befindet, gefüllt. Durch die Schlamm-Ansaugleitung 27 bzw. 27a wird laufend Schlamm
aus dem untersten Teil des Behälters 2 mittels einer Schlamm-UmwäXzpumpe 30 abgezogen
und über die Schlamm-Druckleitung 31,32 und die Aus-
trittsöffnung
25 wieder oben in den Behälter 2 eingedrückt, wobei der Schlamm gegen die Prallplatte
26 gespritzt wird und über deren Rand nach unten auf die Oberfläche des im unteren
Behälterteil befindlichen Schlamms fällt, wobei er diese Oberfläche auflockert und
eine etwa vorhandene obere Schicht zerbricht. Durch das Umpumpen wird der Schlamm
mechanisch bearbeitet und wechselnden Drücken ausgesetzt. Durch die Umwälzpumpe
30 kann ein Druck von beispielsweise bis zu 6 bar erzeugt werden und beim Eintritt
in den oberen Teil 21 des Behälters 2 erfolgt eine Entspannung auf z. B. 0,2 bar
(absolut). Dies führt dazu, daß auch verhältnismäßig feste und hochviskose Schlammbestandteile
oder Klumpen zerstört und aufgeschlossen werden, so daß aus ihnen das Wasser frei
wird und während des Fließens des Schlammes aus der Austrittsöffnung 25 und über
die Prallplatte 26 schnell verdampft. Weiteres Wasser verdampft auch aus dem Schlamm,
der sich in dem beheizten unteren Behälter 22 befindet.
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Das Umpumpen des Schlammes ergibt außerdem eine dauernde Mischbewegung
des Behälterinhalts, so daß sich keine Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung
ausbilden können.
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In der Schlamm-Druckleitung 31 ist eine kapazitive Meßsonde 33 angeordnet,
die den Wassergehalt des umgepumpten Schlammes ermittelt. Liegt der Wassergehalt
über einen ausreichend langen Zeitraum unter einem Sollwert
von
z. B. 30 %, wird von der Sonde 33 aus durch Schließen eines Ventils 34 in der Druckleitung
32 die weitere Umwälzung des Schlammes unterbrochen und zugleich ein Ventil 35 geöffnet,
das den genügend aufbereiteten Schlamm über eine Leitung 36 zu dem Schlamm-Vorratstank
abführt.
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Mit dem durch Verminderung des Wassergehals noch zäher aber wesentlich
homogener gewordenen Ölschlamms werden auch feste Teilchen wie Sand und Rost abgeführt,
die bei der späteren Verbrennung in die Asche gelangen.
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Das Absinken des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter 2 infolge des
Verdampfens von Wasser und der Abführung eines aufbereiteten Anteils des in der
Behandlung befindlichen Schlamms wird durch den Niveaufühler ermittelt, dessen Schwimmerschalter
29 gegebenenfalls eine Schlamm-Förderpumpe 11 einschaltet, die dem Sammeltank 1
weiteren Schlamm entnimmt und über eine Druckleitung 12 in die Druckleitung 32 kurz
vor der Austrittsöffnung 25 einspeist. Es kann also etwa gleichzeitig entwässerter
Schlamm unten aus dem Behälter 2 abgezogen und zum Vorratstank 3 gepumpt und unbehandelter
Schlamm aus dem Sammeltank 1 zugeführt werden. Es ist auch während des Umpumpens
möglich, noch nicht aufbereiteten Schlamm zuzusetzen, damit das Niveau im unteren
Behälterteil 22 nicht infolge der Verdampfung von Wasser zu weit absinkt. Vorzugsweise
ist in dem Behälter 2 stets wenigstens eine gewisse Mindestmenge von Schlamm vorhanden,
solange die Schlammentwässerung durchgeführt wird.
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Der Schlamm-Sammeltank 1 und die Leitungen, die Schlamm enthalten
können, werden wenigstens während der Schlammentwässerung soweit erwärmt, daß auch
die hochviskosen Bestandteile des Ölschlamms fließ- und pumpfähig sind.
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Der untere Behälterteil 22 wird durch Heißwasser über die Heizleitung
37,38 mit 65 bis 90°C heißem Wasser beheizt, das durch den Wassermantel 23 zirkuliert.
Die Heiztemperaturen reichen aus, um den Ölschlamm für die Zirkulation mittels der
Umwälzpumpe 30 genügend flieR-fähig zu halten, führen jedoch nicht zu einem erheblichen
Anbrennen des Schlamms an den Heizflächen. Für die Beheizung kann Wasser aus dem
Motorkühlwasser und/oder dem Abgaskessel entnommen werden. Dies steht während des
Betriebs der Hauptmaschine üblicherweise an Bord in ausreichender Menge und mit
Temperaturen über 600C zur Verfügung, so daß für die Heizung der Schlamm-Entwässerungsanlage
keine zusätzliche Energie aus dem im Schiff mitgeführten Brennstoff erforderlich
ist. Die Eindickung des Ölschlamms sollte daher während der Fahrt erfolgen.
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Die Verbrennung des weitgehend entwässerten Schlamms in einem nicht
dargestellten Hilfskessel kann dagegen zu jeder beliebigen Zeit erfolgen, insbesondere
wenn ein erhöhter Bedarf an heißem Wasser besteht.
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Der wenigstens der Verdampfungstemperatur des Wassers in dem Behälter
2 entsprechende niedrige Druck von vorzugsweise etwa 0,2 bar wird bei der dargestellten,bevorzugten
Anordnung
durch Kondensieren des abgeleiteten Dampfes in dem Kondensator 4 erzeugt.- Das Kondensat
wird über eine Kondensatleitung 51,52 mittels einer Destillatpumpe 53 abgezogen
und in den Destillattank 5 eingeleitet. Das Kondensat enthält neben Wasser auch
andere meist ölige Bestandteile, die mit dem Dampf in Behälter 2 abgeschieden werden
und sich im Kondensator 4 niederschlagen. Die Aufbereitung des Ölschlamms führt
somit auch zu einer Abtrennung anderer leicht verdampfender Stoffe, die z. T. brennbar
sind. Eine weitere Reinigung des Kondensats vor seiner Abgabe über Bord oder einer
anderweitigen Verwertung ist zweckmäßig.
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Dem Kondensator 4 wird Kühlwasser,z. B. Seewasser,über die Zuführungsleitung
41,42,43 zugeleitet, in der eine Kühlwasser- oder Treibwasserpumpe 44 angeordnet
ist. Das Kühlwasser wird durch einen Injektor 45 gedrückt, der über eine Leitung
46 aus.dem oberen Teil des Kondensators 4 nicht kondensierbare Gase absaugt und
dem Kühlwasser zumischt. Das Kühlwasser fließt über die Abflußleitung 47 aus dem
Kondensator ab und kann trotz des sehr geringen Anteils von nicht kondensierten
Gasen über Bord abgegeben werden.
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Die Aufbereitungseinrichtung ist mit einer Anzahl von nicht dargestellten
Ventilen zum Absperren einzelner
Leitungsteile während der Reinigungs-,
Ruhe- und Anfahrzeiten versehen und weist außerdem eine Reihe von Instrumenten zur
Messung des Drucks und der Temperatur auf, die über Regeleinrichtungen z. T. miteinander
verbunden sein können, um einen weitgehend automatischen Betrieb zu ermöglichen.
Der Betrieb ist im wesentlichen kontinuierlich, obwohl die Abgabe von aufbereitetem
Schlamm nur bei dessen ausreichender Entwässerung und das Nachfüllen in dem Verdampfungsbehälter
nur nach Absinken des Niveaus erfolgen.
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Die angegebene Aufbereitung von Ölschlamm ist insbesondere für den
Schiffsbetrieb vorteilhaft, da sie unter den auf einem Schiff möglichen Verhältnissen
eine günstige Ausnutzung der vorhandenen Energiereserven gestattet und die unvermeidbar
mitzuführende Abfallmenge auf die sich bei der Verbrennung ergebende Asche verringert.
Die Erfindung soll jedoch nicht auf die Anwendung auf Schiffen beschränkt sein,
da die Verminderung des Wassergehalts von Ölschlamm für die Verbrennung oder eine
andere Verwertung auch bei anderen Anlagen beispielsweise an Land vorteilhaft ist,
die insbesondere mit billigem Schweröl betrieben werden, das in Separatoren vor
der Nutzung auszuscheidende Bestandteile enthält.
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