DE3344526C2 - Aufbereitung von Ölschlamm für die Verbrennung und hierfür vorgesehene Einrichtung - Google Patents

Abstract

Ölschlamm, der mit einem hohen Wassergehalt beispielsweise auf Schiffen anfällt, wird durch eine Verminderung des Wassergehaltes aufbereitet, so daß er z. B. ohne Brennstoffzusatz verbrannt werden kann. Der Ölschlamm wird in einen beheizten, unter geringem Druck stehenden Behälter eingeleitet. Unten aus dem Behälter wird laufend Schlamm entnommen und mittels einer Schlammumwälzpumpe und Leitungen wieder oben in den Behälter eingebracht, wo der Schlamm über eine Prallplatte fließt, wobei Wasser verdampft. Der Wasserdampf wird abgezogen. Wenn eine Meßsonde in der Leitung einen ausreichend geringen Wassergehalt ermittelt, wird der weitgehend entwässerte Schlamm zu einem Vorratstank abgeführt. In den Behälter wird bei infolge der Verdampfung von Wasser und der Abführung von entwässertem Schlamm sinkendem Flüssigkeitsspiegel noch unbehandelter Schlamm nachgepumpt, so daß sich ständig eine Mindestmenge von Schlamm in dem Behälter befindet. mehr als 10 m/s abläuft, bei gleichzeitiger Beschleunigung des Kolbens unter d

Description

a) ölschlamm in einen Behälter eingeleitet,

b) laufend Schlamm aus der im unteren Teil des Behälters vorhandenen Menge entnommen, umgepumpt und in den oberen Teil des Behälters in den unter einem Absolutdruck von 0,2 bar stehenden Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels eingedrückt wird,

c) der umgepumpte Schlamm mit Heißwasser von 65 bis 90° C beheizt wird,

d) der Wassergehalt der umgepumpten Menge während des Umpumpens und außerhalb des Behälters gemessen wird und

e) wenigstens ein Teil des Schlammes bei Erreichen eines Wassergehaltes von 30% oder weniger weggeleitet wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 mit einem beheizbaren und mit Unterdruck beaufschlagbaren Behälter, mit einer Förderpumpe zur Zuführung des ölschlamms aus einem Schlamm-Sammeltank, mit wenigstens einem Niveaufühler zur Ermittlung des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter, sowie mit Einrichtungen zur Erzeugung des Unterdrucks und zur Abführung des Dampfes, dadurch gekennzeichnet, daß

a) aus dem unteren Teil des Behälters (2) heraus ein Schlamm-Ansaugrohr (27, 27a) zu einer Schlamm-Umwälzpumpe (30) führt und von dieser ausgehend eine Schlamm-Druckleitung (31,32) über eine kapazitive Meßsonde (33) zur Ermittlung des Wassergehaltes zu einer Austrittsöffnung (25) im oberen Teil des Behälters (2) verläuft,

b) gegenüber der Austrittsöffnung (25) der Schlamm-Druckleitung (32) in den Behälter (2) und noch oberhalb des maximalen Flüssigkeitsspiegels im Behälter eine Prallplatte (26) angeordnet ist,

c) die Schlamm-Druckleitung (31) mit einer Leitung (36), die zur Abführung des aufbereiteten Schlammes in einen Vorratstank (3) verbindbar ist und

d) die Zuleitung (12) noch nicht behandelten Schlamms von der Schlamm-Förderpumpe (11) kurz vor der Einmündung in den Behälter (2) an die Schlamm-Druckleitung (32) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (25) der Druckleitung (32) als Düse ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilanordnung (34, 35) zur Abführung des aufbereiteten Schlammes über die Leitung (36) von der Sonde (33) gesteuert wird und die Schlamm-Förderpumpe (11) von einem Niveaufühler (28,29) geregelt wird.

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.

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 dem 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 Bilgenwasserent-Ölung. Der sich in einem Schlammtank sammelnde Schlamm enthält etwa 70 bis 80% Wasser, während der Rest im wesentlichen aus brennbaren Bestandteilen besteht.
Das Schlammöl kann an Land abgegeben werden, was aber insbesondere wegen der hierfür notwendigen Liegezeit an den entsprechenden Annahmestellen sehr teuer ist.

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. Wegen des hohen Wassergehalts läßt sich der Schlamm jedoch nicht ohne weiteres verbrennen. Dies wäre aber z. B. 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.

Es wurde ermittelt, daß das Schlammöl ohne zusätzlichen Brennstoff an Bord verbrannt werden kann, wenn sein Wassergehalt 30% und weniger beträgt.

Bei der Entölung von Bilgenwasser, bei der ein möglichst ölfreies Wasser angestrebt wird, wurde schon vor-

geschlagen (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 zugeführten Abwärme von niedriger Temperatur erfolgt und der Unterdruck wird so eingestellt, daß die Siedetemperaturen höchstens gleich der durch die Abwärme erreichbaren Temperatur der beheizten Verweilzone in dem Verweilbehälter ist.
Ein solches Verfahren ist jedoch für die Verminde-

rung 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 Behälter 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.

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 Motorkühlwasser oder den Abgasen der Hauptantriebsmaschine verfügbarer Energie soweit aufzubereiten, daß er ohne Zufuhr weiterer Energie verbrannt und sein Heizwert genutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das in den Ansprüchen angegebene Verfahren und die zu seiner Durchführung vorgesehene Vorrichtung gelöst, welche anhand der schematischen Zeichnungen, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Anwendung auf einem Schiff darstellen, weiter beschrieben wird. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema einer Einrichtung zur Aufbereitung des Schlammes,

F i g. 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. B. wenn während einer Hafenliegezeit die Hauptmaschine steht oder wenn zusätzlich Wärme u. a. zur Durchführung der Schlammentwässerung benötigt wird.

Mit dem Behälter 2 ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks und zum Absaugen des Dampfes verbunden, v/elche 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 außerbords oder aus einem Kühlwassertank 6 zugeführt. Die Tanks 1,3,5 und 6 sind zur Atmosphäre hin offen.

Der Behälter 2 besteht aus einem oberen Teil 21 und einem unteren Teil 22, die lösbar z. B. mittels Flanschen verbunden 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 F i g. 1 angedeutet, an die tiefste Stelle des unteren Teils 22 anschließen kann.

F i g. 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, leicht 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.

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 unteren Teil des Behälters 2 mittels einer Schlamm-Umwälzpumpe 30 abgezogen und über die Schlamm-Druckleitung 31,32 und die Austrittsöffnung 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. Das Umpumpen des Schlammes ergibt außerdem eine dauernde Mischbewegung des Behälterinhalts, so daß sich keine Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung ausbilden können.

In der Schlamm-Druckleitung 31 ist eine kapazitive Meßsonde 33 angeordnet, die den Wassergehalt des umso gepumpten 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. Mit dem durch Verminderung des Wassergehalts noch zäher aber wesentlich homogener gewordenen Ölschlamm werden auch feste Teilchen wie Sand und Rost abgeführt, die bei der späteren Verbrennung in die Asche gelangen.

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.

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. 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 fließfähig 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 6O⁰C 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. 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.

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 Destiüattank 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.

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.

Die Aufbereiiungseinrichtung 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. 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung von insbesondere im Schiffsbetrieb anfallendem Ölschlamm durch Verminderung seines Wassergehalts für eine Verbrennung, wobei in einem Behälter ein Unterdruck erzeugt, der Behälter durch Abwärme beheizt und der aus dem ölschlamm abgegebene Wasserdampf abgezogen, kondensiert und auf Umgebungsdruck gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß