DE3731720A1 - Verfahren zum trocknen von feststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Fest­ stoffen unter Verwendung eines Wirbelbetttrockners, bei dem zumindest ein Teil der anfallenden Brüden als Trägermedium in den Wirbelbetttrockner zurückgeführt wird und bei dem die für den Trockenprozeß benötigte Wärme extern erzeugt und über einen Wärmeträger in den Wirbelbetttrockner eingekop­ pelt wird.

Es ist bereits ein Verfahren zur Trocknung von Feststoffen bekannt geworden, bei dem ein atmosphärischer Wirbelbett­ trockner zur Anwendung kommt und bei dem die benötigte Wärme für den Trockenprozeß in einer ebenfalls atmosphärischen Wirbelbettfeuerung erzeugt wird. Die bei dem Trockenprozeß anfallenden Brüden werden zum Teil als Trägermedium in den Wirbelbetttrockner zurückgeführt und restlich in einem Mischkondensator kondensiert.

Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt darin, daß der Wärmeinhalt der anfallenden Brüden nicht effektiv ge­ nutzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trocknen von Feststoffen zu entwickeln, das eine optimale Nutzung des Wärmeinhaltes der anfallenden Brüden gewähr­ leistet.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genann­ ten Art dadurch gelöst, daß der Wirbelbetttrockner unter Druck betrieben wird, daß die anfallenden Brüden überhitzt werden und daß ein Teil der überhitzten Brüden in einer Tur­ bine arbeitsleistend entspannt wird.

Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die arbeitsleistend entspannten Brüden im Wärmetausch mit den zu trocknenden Feststoffen kondensiert.

Durch die vorgeschlagene Verfahrensweise gelingt es zum ei­ nen, die in dem Wirbelbett anfallenden Brüden zur Stromer­ zeugung zu nutzen. Zum anderen wird auch die Verdampfungs­ wärme in das System zurückgeführt. Aufgrund der Vorerwärmung der zu trocknenden Feststoffe im Wärmetausch mit den ent­ spannten Brüden wird die vorgesehene mechanische Entwässe­ rung vor Einspeisung dieser Feststoffe in den Wirbelbett­ trockner wesentlich verbessert.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Überhitzung der im Wirbelbett­ trockner anfallenden Brüden im indirekten Wärmetausch mit dem Rauchgas einer fossilen Feuerung, vorzugsweise einer at­ mosphärischen Wirbelbettfeuerung; in diesem Falle kann ein Teil der getrockneten Feststoffe als Brennstoff direkt der fossilen Feuerung zugeführt werden.

In der Regel erfolgt die Auskopplung der für den Trockenpro­ zeß in dem Wirbelbetttrockner benötigten Wärme in einem se­ paraten Wärmekreislauf mit Wärmetauschern einerseits in der fossilen Feuerung und andererseits im Wirbelbett des Wirbel­ betttrockners. Nach weiteren Merkmalen der Erfindung kann es sich jedoch auch als vorteilhaft erweisen, auf einen derar­ tigen separaten Wärmeübertragungskreislauf zu verzichten und das Rauchgas der fossilen Feuerung sowohl zum Überhitzen der Brüden als auch zum Trocknen der Feststoffe in dem Wirbel­ betttrockner zu verwenden. In diesem Falle wird das heiße Rauchgas aus der fossilen Feuerung zweckmäßigerweise zu­ nächst einem Wärmetauscher zur Überhitzung der Brüden und im Anschluß daran einem weiteren innerhalb des Wirbelbettes des Wirbelbetttrockners angeordneten Wärmetauscher zugeführt.

Zur Regulierung der Temperatur im Feuerungsraum der fossilen Feuerung, insbesondere der Wirbelbettfeuerung, kann zumin­ dest ein Teil des abgekühlten Rauchgases rezirkuliert wer­ den.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Trocknen von Feststoffen aller Art. Besondere Anwendungsfälle sind in der Trocknung von Klärschlämmen, Teich- und Weiherschlämmen der Kohleerzeugung, Braunkohle, usw., Feststoffen also mit hohem Wassergehalt, zu sehen.

Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind den in den Figu­ ren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu ent­ nehmen.

Gemäß Fig. 1 wird zu trocknender Klärschlamm mit einem Was­ sergehalt von etwa 98% über die Leitung 1 der Anlage zuge­ führt, in einem Kondensator 2 auf eine Temperatur von etwa 50°C erwärmt und dann in einer mechanischen Entwässerungs­ vorrichtung 3 auf einen Wassergehalt von 30% entwässert. Das anfallende Wasser wird über eine Leitung 20 aus der An­ lage abgezogen. Der entwässerte Klärschlamm wird dann über eine Leitung 29 einem Wirbelbetttrockner 4 zugeführt, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei einem Druck von etwa 4 bar betrieben wird. Die bei einer Temperatur von etwa 143°C anfallenden Brüden werden in einem Wärmetauscher 7 auf eine Temperatur von etwa 370°C erhitzt und dann über eine Leitung 12 einem Filter 13 zugeführt. Die im Filter abge­ schiedenen Feststoffe werden über eine Leitung 14 aus der Anlage abgezogen. Die das Filter verlassenden überhitzten Brüden werden zum Teil mittels eines Gebläses 15 über eine Leitung 16 als Trägermedium für das Wirbelgut in den Wirbel­ betttrockner 4 zurückgeleitet. Der Rest der überhitzten Brü­ den wird einer Turbine 17 zugeleitet und in dieser arbeits­ leistend, d.h. im wesentlichen stromerzeugend entspannt. Die entspannten Brüden werden über eine Leitung 18 in den Wärme­ austauscher 2 eingespeist, dort kondensiert und dann über eine Leitung 19 aus der Anlage abgezogen.

Die für den Trockenprozeß benötigte Wärme wird im vorliegen­ den Ausführungsbeispiel in einer atmosphärischen Wirbelbett­ feuerung 5 erzeugt. Dabei wird über ein geschlossenes Wärme­ austauschersystem 6 im indirekten Wärmeaustausch Wärme aus dem Wirbelbett der Wirbelbettfeuerung ausgekoppelt und dann auf das Wirbelgut im Wirbelbetttrockner übertragen. Das Wär­ meübertragungsmedium wird mittels einer Pumpe 24 im Kreis­ lauf gefördert. Eine weitere Pumpe 25 dient zum Auffüllen des Systems und zur Druckhaltung. Die heißen Rauchgase aus der atmosphärischen Wirbelbettfeuerung werden dem Wärmeaus­ tauscher 7 zugeführt und dort im Wärmeaustausch mit den zu überhitzenden Brüden auf eine Temperatur von rd. 100°C ab­ gekühlt. Nach Passieren des Luftvorwärmers 9, der Entstau­ bungseinrichtung 21 und des Saugzuggebläses 22 werden die Rauchgase über einen Kamin in die Atmosphäre geleitet.

Die Verbrennungsluft für die atmosphärische Wirbelbettanlage 5 wird über einen Frischlüfter 8 zugeführt, im Luftvorwärmer 9 auf rd. 115°C aufgewärmt und dann in den Verteilerboden der Wirbelbettfeuerung eingeleitet. Als Brennstoff für die Wirbelbettfeuerungsanlage 5 wird getrockneter Klärschlamm aus dem Wirbelbetttrockner 4 verwendet, welcher über eine Leitung 10 der Feuerung zugeführt wird. Der Rest des ge­ trockneten Feststoffes kann über eine Leitung 30 als Pro­ dukt aus der Anlage abgezogen.

Die in der Wirbelbettfeuerungsanlage 5 anfallende Asche wird über eine Leitung 11 entfernt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß auf den Wärme­ trägerkreislauf 6 zur Auskopplung der für den Trockenprozeß benötigten Wärme verzichtet wird. Die gesamte benötigte Wär­ me wird dem Wirbelbetttrockner 4 über das Rauchgas zuge­ führt, wobei dieses zunächst den Wärmeaustauscher 7 und dann einen weiteren im Wirbelgut des Wirbelbetttrockners angeord­ neten Wärmetauscher 31 passiert. Zur Temperaturregelung in der Wirbelbettfeuerung wird in diesem Falle dann ein Teil des gekühlten Rauchgases über eine Leitung 32 ständig rezir­ kuliert.

Eine Anlage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zeichnet sich unter anderem auch durch ihre vollständige Autarkie im Hinblick auf Fremdenergie und Einsatzstoffe aus. Die benö­ tigte Energie sowie alle Einsatzstoffe werden in der Anlage selbst erzeugt, so daß eine derartige Anlage frei von einer vorhandenen Infrastruktur zu betreiben ist, beispielsweise als kleine mobile Anlage.

Claims (6)

1. Verfahren zum Trocknen von Feststoffen unter Verwendung eines Wirbelbetttrockners, bei dem zumindest ein Teil der anfallenden Brüden als Trägermedium in den Wirbel­ betttrockner zurückgeführt wird und bei dem die für den Trockenprozeß benötigte Wärme extern erzeugt und über einen Wärmeträger in den Wirbelbetttrockner eingekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelbetttrockner unter Druck betrieben wird, daß die anfallenden Brüden überhitzt werden und daß ein Teil der überhitzten Brüden in einer Turbine arbeitsleistend entspannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die arbeitsleistend entspannten Brüden im Wärmetausch mit den zu trocknenden Feststoffen kondensiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzung der Brüden im indirekten Wärmetausch mit dem Rauchgas einer fossilen Feuerung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als fossile Feuerung eine atmosphärische Wirbelbettfeue­ rung verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rauchgas aus der fossilen Feuerung zunächst im Wärmetausch mit den zu überhitzenden Brüden und dann im Wärmetausch mit dem Wirbelgut des Wirbelbett­ trockners abgekühlt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des abgekühlten Rauchgases zur Temperaturrege­ lung in die fossile Feuerung zurückgeführt wird.