DE3789805T2

DE3789805T2 - Schlammverarbeitung.

Info

Publication number: DE3789805T2
Application number: DE3789805T
Authority: DE
Inventors: Andrew Erdman; Jeffrey Carl Johnson; Jerry A Levad
Original assignee: Haden Schweitzer Corp; Denver Equipment Co
Current assignee: Haden Schweitzer Corp; Denver Equipment Co
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1987-11-24
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2007-11-25
Also published as: BR8706563A; CA1278916C; DE3789805D1; ES2054646T3; US4750274A; JPS63205200A; EP0277299A1; EP0277299B1; JPH0613120B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Trocknen von Schlämmen und insbesondere Verfahren zum fortlaufenden Trocknen von Schlämmen in drehschneckenartigen, indirekten Wärmetauschern.
Das Schlammtrocknen ist bei zahlreichen Anwendungen ein gewöhnliches Verfahren. Die Beispiele reichen von der Abfallbehandlung, wie etwa Anstrichschlamm, über das Trocknen von Blutzellen, die Wiedergewinnung von Erzen, bis zur Lebensmittelverarbeitung, um nur einige Anwendungsbeispiele zu nennen. Der Grad der Trocknung kann ebenso einen großen Bereich umfassen, zum Beispiel von der volumetrischen Reduzierung eines Schlamms für eine Verwendung in späteren Verfahrensschritten oder zur Entsorgung, bis zu einem vollständigeren Trocknen, was zu einem trockenen Produkt suspendierter Teilchen führt.
Eine häufige Erscheinung während dem Trocknungsverfahren, insbesondere wenn ein hoher Trocknungsgrad verlangt wird, ist die Verkrustung suspendierter Partikel an den Oberflächen des Wärmetauschers. Die Verkrustung tritt häufig beim Schlammtrocknen in materialfördernden Drehschnecken-Wärmetauschern auf. Die Verkrustung ist häufig so vollständig, so daß der Förderer als Zylinder oder Block erscheint, wodurch der Fördervorgang vollständig angehalten wird. Durch die Verkrustung ist es somit notwendig, das Verfahren zu unterbrechen und den Wärmetauscher zu reinigen, bevor mit dem Trocknen fortgefahren werden kann. Diese aussetzende Funktionsweise ist kostspielig und zeitintensiv. Ferner können die zur Reinigung des Wärmetauschers verwendeten Werkzeuge einen Schaden bzw. eine übermäßig Abnutzung verursachen.
Für die Reinigung verkrusteten Werkstoffs von den Wärmetauscheroberflächen wurden viele verschiedene Konstruktionen und Verfahren verwendet. In einigen Fällen wurden die Oberflächen, welche ein schneckenartiges Profil an einer zentralen Welle darstellen, mit Spezialwerkzeugen oder Schleifmitteln manuell abgekratzt. Dies ist sehr zeitintensiv. In anderen Fällen wird das Verfahren unterbrochen und ein Reinigungsteilchenmaterial, wie etwa Steinsalz, wird in die verkrustete Einheit plaziert und läuft durch die Einheit, um den verkrusteten Werkstoff schleifend von den Wärmetauscheroberflächen zu entfernen. Diese Verfahren stellen zwar eine Verbesserung gegenüber dem manuellen Abkratzen dar, doch ist auch bei ihnen eine vorübergehende Unterbrechung des Schlammtrocknungsverfahrens notwendig, wobei nur schubweise fortgefahren werden kann.
In einigen Systemen werden komplexe mechanische Vorrichtungen dazu verwendet, gleichzeitig zu dem Trocknungsverfahren ein mechanisches Schleifen der Wärmetauscheroberflächen auszuführen. Diese Systeme sind komplex und ausfallsanfällig und sie neigen ebenso dazu, für eine Endreinigung vorübergehend abgeschaltet werden zu müssen. US-A-3.808.701 offenbart ein Beispiel für eine mechanische Reinigungskonstruktion. Darin umfaßt eine Trockeneinheit einen zentralen Rotor mit einem spiralförmigen Band sowie mit abkratzenden und schleifenden Elementen, die sich bis zu einem engen Zwischenraum der inneren Umfassungswand erstrecken. Die schleifenden und abkratzenden Elemente greifen mit sich an der Wand bildenden Agglomeraten ein, um diese zu entfernen. Diese Konstruktion unterstützt zwar die Schaffung eines einheitlicheren Produkts, jedoch verbleibt eine Wahrscheinlichkeit der Verkrustung von Werkstoff an dem spiralförmigen Band.
Eine weitere mechanische Konfiguration umfaßt "selbstreinigende" Doppelschnecken, die so dicht angeordnet sind, daß sie Ansammelungen von den Wärmetauscheroberflächen der benachbarten Schnecke entfernen. Die kritische Eigenschaft der Abstandsanordnung macht diese Einheiten in der Herstellung teuer.
Ein Verfahren zum Reinigen von Leitungen, umfassend Wärmetauscherrohre, ist in US-A-4.579.596 beschrieben. Ein nichtagglomerierendes Trockenmittel wird gleichzeitig mit Reinigungspartikeln gemischt, die in einer Trägerflüssigkeit mitgeführt werden. Die Mischung wird in einer angegebenen Verbesserung des Sandjet-Verfahrens mit hoher Geschwindigkeit in eine Leitung eingeführt, um die gewünschte Reinigung zu erzielen. Eine ähnliche Mischung könnte zur Reinigung eines Schneckenwärmetauschers verwendet werden, der an dessen Oberflächen verkrustetes Material aufweist. Es ist jedoch eine Haupteinschränkung dieses Systems, daß die Operation zur Ausführung des Reinigungsvorgangs unterbrochen werden muß.
US-A-3.776.774 beschreibt ein in gewisser Weise ähnliches Reinigungsverfahren für Reinigungsextruder. In dieser Lehre werden zwei Polymere in einen Extruderzylinder eingeführt. Ein Polymer ist besonders brüchig und wird in dem Extruderzylinder zerdrückt, wobei es dazu neigt, das Innere des Zylinders zu reinigen. Das zweite Polymer schmilzt bei einer niedrigeren Temperatur als der zerdrückte Werkstoff und es unterstützt nach dem Schmelzen die Entfernung des zerdrückten Polymers und gelockerter Ablagerungen von dem Extruderzylinder. Ähnliche Werkstoffe könnten zwar bei einem indirekten Schneckenwärmetauscher verwendet werden, jedoch ist dabei immer noch eine Unterbrechung des Trocknungsverfahrens notwendig, um die Reinigung durchzuführen.
US-A-4.193.206 beschreibt ein Verfahren zum Trocknen von Klärschlamm. In einem Ausführungsbeispiel dieser Lehre wird ein sich drehendes Schneckenschraubenfördererelement verwendet, welches von einer porösen Wand umgeben ist, die als mechanische Entwässerungszone für den Schlamm dient. Dem verarbeiteten Schlamm wird ein Plastizifizierungsmittel zugefügt. Ferner wird dem Schlamm ein Strom-Rücklauftrockenfeststoff zugesetzt. Die Beimischung des Plastifizierungsmittels und der Trockensubstanz in den eintretenden Naßschlamm, unterstützt die Bereitstellung eines Produktstroms mit einer gewünschten Fülldichte, welcher in einem Extruder besser verarbeitet werden kann. Das Rücklaufprodukt umfaßt die feinen Feststoffe, die in dem Schlamm enthalten sind. An Einheiten, die auf diese Weise betrieben werden, kann ebenfalls eine unerwünschte Produktansammlung auftreten.
Das britische Patent 1.440.525 offenbart ein Verfahren zum Trocknen von Schlamm, wobei der Schlamm durch einen Doppelschnecken-Wärmetauscher geführt wird, wobei der Wärmetauscher Metallkugeln umfaßt, die sich zur Entfernung von Ablagerungen von der Schnecke in Kontakt mit dieser befinden.
Es ist wünschenswert ein Verfahren zum Betrieb eines indirekten Schneckenwärmetauschers vorzusehen, welches die durch das Verkrustung bewirkten Beschränkungen verringert. Besonders wünschenswert ist es Verfahren vorzusehen, welche die Notwendigkeit komplexer mechanischer Konstruktionen beseitigen. Ferner ist es wünschenswert Verfahren vorzusehen, die eine erhöhte Betriebszeit ermöglichen. Besonders nützlich sind Verfahren, die eine Verkrustung vermeiden und/oder die eine fortlaufende Entfernung verkrusteter Werkstoffe ermöglichen. Ferner ist es wünschenswert Operations- und/oder Reinigungsverfahren vorzusehen, welche dem getrockneten Werkstoff keine unerwünschten Werkstoffe zuführen, wenn ein unverschmutztes Produkt verlangt wird. Ferner ist es wünschenswert Schlammtrocknungsverfahren vorzusehen, welche der Regelung des Trocknungsgrads und anderen Verfahrensparametern Flexibilität zuführen.
Vorgesehen ist somit gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Trocknen eines Schlamms aus suspendierten und/oder gelösten Feststoffen in einer flüchtigen Flüssigkeit, wobei der Schlamm durch einen indirekten Wärmetauscher der fördernden Art geleitet wird, welcher eine sich bewegende Wärmeübertragungsfläche zum Verdampfen der flüchtigen Flüssigkeit aufweist, gekennzeichnet durch den Zusatz von Reinigungsteilchen zu dem Schlamm, um eine Mischung zu erzeugen, so daß die Reinigungsteilchen in dem Schlamm verteilt werden, wobei die Größe der Reinigungsteilchen größer ist als die Größe der suspendierten und/oder gelösten Feststoffe, um klumpigen, getrockneten Schlamm von der Wärmeübertragungsfläche zu entfernen und um eine Klumpenbildung zu vermeiden und durch Entfernung der die Reinigungsteilchen enthaltenden Mischung von dem Wärmetauscher. Dieses Verfahren kann ferner die Schritte der Trennung der Reinigungsteilchen von dem getrockneten Schlamm und des Rücklaufs der getrennten Reinigungsteilchen in den Schlamm umfassen. Die vorliegende Erfindung sieht Verfahren zum Schlammtrocknen in indirekten Wärmetauschern vor, wobei die Verfahren frühere Einschränkungen bezüglich der Verkrustung wesentlich verringern bzw. beseitigen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein in Pulverform zu trocknender Schlamm durch einen indirekten Doppelschnecken-Wärmetauscher geführt. Mit dem Schlamm vermischt sind jedoch große Teilchen eines Reinigungsmittels. Die Reinigungsteilchen sind im Verhältnis zu den getrockneten, suspendierten Teilchen aus dem Schlamm groß. Dies bedeutet, daß die Reinigungsteilchen im Bereich von einem viertel Inch oder darüber liegen. Die Reinigungsteilchen sind kleiner als die Zwischenräume zwischen den Wärmeaustauschoberflächen und zwischen den Oberflächen und dem Außengehäuse, außer wenn die Teilchen zerbrechlich sind.
Die Mischung wird aus dem Wärmetauscher entladen und wird dann in suspendierte Teilchen und die Reinigungsteilchen getrennt. Alternativ kann diese Entladung auf eine Endentsorgung oder eine weitere Verarbeitung anderer Art ausgerichtet sein. In einigen Fällen kann die Entladung für einen weiteren Durchlauf durch den Wärmetauscher rückgeführt werden. In dem Beispiel, in dem die suspendierten Teilchen und die Reinigungspartikel getrennt werden, werden die Reinigungsteilchen zum Mischen mit weiterem in den Wärmetauscher eintretendem Schlamm zurückgeführt. Die großen Reinigungsteilchen dienen zur fort laufenden Reinigung der Wärmetauscheroberflächen und sie vermeiden eine unerwünschte Verkrustung. Es wird ferner davon ausgegangen, daß die großen Teilchen den Wärmeübertragungsprozeß unterstützen, was weiter dazu neigt, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, daß Teilchen an den Wärmeaustauschoberflächen verkrusten.
In anderen Ausführungsbeispielen werden große zerbrechliche Teilchen mit einem Schlamm gemischt, der in einem indirekten Doppelschnecken-Wärmetauscher entwässert oder getrocknet werden soll. Die zerbrechlichen Teilchen können größer sein als die Teilzwischenräume und sie dienen wenn sie zerbrechen zur Reinigung der Wärmeaustauschoberflächen. Bei dem ausgewählten zerbrechlichen Werkstoff kann es sich um einen Stoff handeln, der mit der Verarbeitung des getrockneten Schlamms nach der Entladung aus dem Wärmetauscher verträglich ist. Zum Beispiel kann mit einem Klärschlamm gemischte Brechkohle ein als Brennstoff nützliches Produkt erzeugen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Vorteile, Eigenschaften und zusätzlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlicher, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines indirekten Doppelschnecken- Wärmetauschers der Art, die in Verbindung mit der Ausführung des erfinderischen Verfahrens verwendet werden kann;
Fig. 2 eine vereinfachte Prinzipskizze eines Betriebssystems, welches bei der Ausführung des Verfahrens verwendet werden kann; und
Fig. 3 ein Blockdiagramm ausgewählter Schritte des erfinderischen Verfahrens.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

In bezug auf Fig. 1 ist eine Art eines indirekten Wärmetauschers 10 dargestellt. Der Wärmetauscher 10 umfaßt ein Gehäuse 12, in welchem drehbar zwei Förderer bzw. Schnecken 14 lagern. Die Schnecken 14 umfassen jeweils eine zentrale Welle 16, welche hohle Schneckengänge 18 tragen. Das Gehäuse 12 umfaßt einen oberen Einlaß 20 und einen unteren Auslaß 22. Eine Motor- und Getriebeeinrichtung 24 dreht die Schnecken 14. Eine Flüssigkeitsquelle 26 führt einer Verteilerleitung 28 eine Wärmeaustauschflüssigkeit zu, wobei die Leitung die Flüssigkeit durch die hohlen Schneckengänge 18 leitet. Die Flüssigkeit kehrt durch die Mitte der Welle 16 zurück und wird zurück zu der Quelle 26 geleitet. Ein exemplarischer Drehprozessor dieser Art ist in US-A-3.529.661 offenbart. Die Erfindung wird zwar in besonderem bezug auf den veranschaulichten Drehwärmetauscher mit zwei Schneckengängen offenbart, jedoch gilt es festzustellen, daß das Verfahren auch in Verbindung mit Einschnecken- oder Mehrfachschneckensystemen mit mehr als zwei Schneckengängen nützlich ist, sowie als ähnliche Trocknerarten.
In bezug auf Fig. 2 ist ein exemplarisches Schlammverarbeitungssystem 30 dargestellt. Der Schlamm wird aus einem Behälter 34 in den indirekten Wärmetauscher 10 gespeist. Ein weiterer Behälter 36 enthält große Reinigungsteilchen 38, die zur Bildung einer Mischung 40 mit dem Schlamm 32 gemischt werden. Die Mischung 40 wird durch den Wärmetauscher 10 geleitet, wobei die Mischung während diesem Durchlauf durch die Verdampfung flüchtiger Bestandteile 42 volumetrisch reduziert wird. Die flüchtigen Bestandteile 42 werden durch einen Auslaß 44 ausgelassen und können in einem Verarbeitungssystem für flüchtige Bestandteile 46 weiter behandelt werden.
Die getrocknete Mischung 40 wird durch den Auslaß 22 aus dem Wärmetauscher in einen Separator 48 entladen. In dem Separator 48 werden die großen Reinigungsteilchen 38 aus dem Gleichgewicht der Mischung getrennt, wobei es sich dabei normalerweise um trockene, pulverförmige, suspendierte Teilchen handelt und sie werden zu dem Behälter 36 zurückgeführt bzw. direkt in den Wärmetauscher 10. Eine Rücklaufleitung 50 und andere Einrichtungen zur Teilchenübertragung, wie etwa ein Schneckenförderer oder ein Laufriemen 52, stellen eine Konstruktion für den Rücklauf der großen Teilchen 38 zurück zu der Mischung 40 und dem eintretenden Schlamm 32 dar.
Es gibt unzählige Schlammarten. Schlämme können organisch oder anorganisch sein. Schlämme umfassen normalerweise sowohl gelöste Feststoffe als auch suspendiert Feststoffe in einer flüchtigen Flüssigkeit. Flüchtig bezieht sich hierin auf die Trägerflüssigkeit, die während dem Durchlauf durch den Wärmetauscher aus dem Schlamm getrieben wird. Die kennzeichnendste flüchtige Substanz ist Wasser. Naphta oder andere Kohlenwasserstoffe stellen andere flüchtige Bestandteile dar, die als Lösungsmittel verwendet werden, oder welche bei einer versehentlichen Verschüttung mit Feststoffen, wie etwa Erdreich, gemischt worden sind.
Die Wörterbuchdefinition von Schlamm umfaßt: 1. Morast, Sumpf, eine schlammige Ablagerung; Schlick, 2. eine schlammige oder matschige Masse, Ablagerung oder Sediment; als (a) verflüssigter Feststoff, erzeugt durch Wasser- und Abwasserbehandlungsverfahren; (b) Schlamm aus einem Bohrloch beim Bohren; (c) schlammiges Sediment in einem Dampfkessel; (d) 1. Schleim, 2. Rückstände einer Kohlenwaschanlage; (e) Bodensatz bzw. Setzung von Ölen; besonders (als Mischung von Schmutz und Säure) von Mineralölen (als Erdöl durch Schwefelsäure raffiniert oder oxidiert); 3. einen Klumpen agglutinierter roter Blutzellen. Ein Schlamm bezieht sich bei der Verwendung hierin auf Werkstoffe und andere, welche gelöste und suspendierte Feststoffteilchen in einer flüchtigen Flüssigkeit aufweisen.
Suspendierte Teilchen bezieht sich bei der Verwendung hierin auf Feststoffteilchen, die in der Flüssigkeit gelöst bzw. suspendiert sind, die wenn sie getrocknet und aus der Flüssigkeit entfernt werden, klein sind, d. h. von pulverähnlicher bzw. sandähnlicher Größe sind. Schlämme die aus suspendierten Teilchen gebildet werden, die größer sind als Sandkörner, neigen nicht dazu, an den Wärmetauschern zu verkrusten. Aus kleinen suspendierten Teilchen gebildete Schlämme neigen zur Verkrustung und auf diese bezieht sich die Erfindung. Klein bedeutet allgemein nicht größer als ein Sieb mit Öffnungen von etwa 0,64 mm (Maschenzahl 28) und häufig nicht größer als ein Sieb mit Öffnungen von etwa 0,23 mm (Maschenzahl 65). Klein wird hierin auch im Verhältnis zu dem Begriff "groß" verwendet, welcher die Größe der Reinigungsteilchen beschreibt. Die großen Reinigungsteilchen sind wesentlich größer als die suspendierten Teilchen des Schlamms. Groß bedeutet allgemein Größenordnungen, die größer sind als die suspendierten Teilchen des Schlamms und die allgemein größer sind als etwa 6 mm (ein viertel Inch) und die häufig größer sind als etwa 1 cm (drei achtel Inch). Die großen Reinigungsteilchen können sphärisch sein, sie sind jedoch in unregelmäßigen Größen nützlicher. Wesentlich größere Teilchen sind auch die so großen Teilchen, die reinigen und nicht an den Wärmeübertragungsoberflächen des Wärmetauschers verkrusten, wenn ein gegebener Schlamm getrocknet wird.
Das gegenständliche Verfahren umfaßt in einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Behandlung des Schlamms verschiedene Schritte, umfassend: (1) Zusatz großer Reinigungsteilchen in den Schlamm, um eine Mischung zu erzeugen; (2) Durchlauf der Mischung durch einen indirekten Drehwärmetauscher, um flüchtige Bestandteile aus der Mischung zu treiben, während suspendierte Teilchen von den Wärmeaustauschoberflächen gespült werden; und (3) Entladen der getrockneten suspendierten Teilchen und der großen Reinigungsteilchen aus dem Wärmetauscher. Bei einigen Anwendungen sind zusätzliche Schritte besonders nützlich, umfassend: (4) Trennen der Produktteilchen und der Reinigungsteilchen und (5) Rücklauf der Reinigungsteilchen in den Schlamm. Das Verfahren mit diesen zusätzlichen Schritten ist in Fig. 3 dargestellt. Es gilt ferner festzustellen, daß der gesamte Ausstoß aus einem gegebenen Durchlauf durch den Wärmetauscher nach Bedarf vollständig oder teilweise für einen zusätzlichen Durchlauf rückgeführt werden kann. Die meisten Anwendungen sind für einen einzigen Durchlauf des Schlamms gedacht.
Die folgenden Beispiele beschreiben Laborversuche an exemplarischen Schlämmen. Der hauptsächliche Zweck dieser Versuche war es, die praktische Brauchbarkeit der großen Reinigungsteilchen bei verschiedenen Schlammarten zu demonstrieren. Die absolute Genauigkeit der aufgezeichneten Daten war sekundär und es wird davon ausgegangen, daß der Versuchsfehler bei der Ermittlung der Daten im Bereich von ± 20% liegt. Ein Vergleich der Versuche zeigt einige der günstigen Ergebnisse in Verbindung mit der Verwendung großer Reinigungsteilchen in dem offenbarten Verfahren. Die Versuche wurden an einem Doppelschneckenförderer/Wärmetauscher des Modells D-333-1/2 durchgeführt, welcher von der Joy Manufacturing Company, Pittsburgh, Pennsylvania, vertrieben wird. Die Spezifikationen der Versuchseinheit umfassen:
Anzahl der Schnecken: 2
Außendurchm. der Schnecken: 76 mm (3 Inch)
Steigung: 38 mm (1-1/2 Inch)
Schneckenmaterial: 316 rostfr. Stahl
Wärmeübertragungsfläche
Schnecken: 0,425 m² (4,7 Fuß²)
Theor. Fördermenge: 0,11 m³h/Umin
(0,4 Kubikfußh/Umin)
Gehäusevolumen: 7,56 dm³ (0,27 Kubikfuß)
Bei der Durchführung dieser Versuche wurde jeder Bestandteil vor der Speisung in die Versuchseinheit gewogen und vorgemischt. Bei der Durchführung der Versuche wurde fortlaufend Versuchsmaterial in die Einheit gespeist und eine ideale Strömung wurde zu jeder Zeit beibehalten. Das Versuchsmaterial wurde in dem Gehäuse auf einem Pegel erhalten, daß die Doppelschnecken vollständig bedeckt waren. Die Versuchseinheit befand sich unter einer Absaughaube, wobei während dem Versuch ein Gebläse lief. Es wurden drei Schlämme verwendet:
Schlamm #1: Lackierkabinenschlamm - 85% Wasser, 15% Ton, Lackfeststoffe und organische Lösungsmittel;
Schlamm #2: Chemischer Klärschlamm aus Industrie u. Haushalten - 75% Wasser, 25% feste Abfallstoffe aus 1/3 primären Klärkessel-Sedimenten und 2/3 sekundären Klärkessel- Sedimenten, entwässert in einer Zentrifuge;
Schlamm #3: chemischer Abfall, 86% Wasser, 4% Naphtha, 10% Tonerde.
Vor der Verwendung des erfinderischen Verfahrens schlugen Versuche fehl, jeden dieser Schlämme in erwärmten Schneckenförderern zu trocknen. Das Versagen wurde durch die Tendenz verursacht, daß sich die Naßschlammfeststoffe an den Schneckenflächen ansammeln und diese bedecken. Durch die Ansammlung der Feststoffe wird die Wärmeübertragung beeinträchtigt und die Förderleistung verringert. Letztendlich empfängt und fördert der Förderer kein weiteres Material mehr. Dieses Versagen wird als Blockieren bezeichnet, wobei sich das Volumen zwischen den Schneckengängen mit Material füllt und wobei die Schnecken als ein Block erscheinen. Die mit "1-", "2-" und "3-" bezeichneten Versuche beziehen sich entsprechend auf den Schlamm #1, #2 und #3.
Die Tabelle I zeigt die Versuchsergebnisse. Bei dem Versuch 1-A, 1-B handelte es sich um einen einzigen Versuch an dem Schlamm #1 selbst, ohne zugefügte Reinigungsteilchen. 1-B stellte einen zweiten Durchlauf der Entladung aus 1-A durch den Wärmetauscher dar. Der Versuch endete mit einer starken Verkrustung und starker Kesselsteinbildung an der Schnecke.
Die Versuche 1-C bis 1-F wurden an Proben vorgemischten Anstrichschlamms und Reinigungsteilchen aus extra grobem Steinsalz durchgeführt, und zwar mit einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1. Das Steinsalz lag bei einer Maschengröße von 3/4 · 1/4 Inch. Ein Teil des Steinsalzes löste sich während dem Versuch in die Schlamm/Reinigungsteilchen-Mischung. An den Schnecken bildete sich kein Kesselstein bzw. keine Verkrustung. Bei 1-C bis 1-F handelte es sich um aufeinanderfolgende Durchläufe des Ausstoßes. Dies gleicht allgemein einem einzigen Durchlauf durch eine Fördereinheit, die viermal so lang ist wie die Versuchseinheit.
Die Versuche 1-G bis 1-J wurden an einer Probe eines vorgemischten Anstrichschlamms und Reinigungsteilchen aus Erbskies (Aquariumkies) durchgeführt. Der Erbskies wies eine Maschengröße von 6 · 10 auf (Teilchendurchmesser etwa 3,2 mm (1/8 Inch). An den Schnecken bildet sich zwar kein Kesselstein bzw. keine Verkrustung, doch verringerte sich die Wärmeübertragung gegenüber den vorangegangenen Versuchen mit größeren Teilchen erheblich. Bei 1-G bis 1-J handelte es sich um aufeinanderfolgende Durchläufe des Ausstoßes.
Der Versuch L wurde an einer Probe eines vorgemischten Anstrichschlamms und einem Sand mit Minuskorngröße 20 (Teilchendurchmesser etwa 0,42 mm (0,0165 Inch)) durchgeführt, und zwar mit einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1. Die Sandteilchen waren zur Reinigung nicht groß genug und der Versuch endete mit einer Verkrustung und Kesselsteinbildung an dem mittleren Viertel der Schnecken. Hiermit wird festgestellt, daß sich Verweise auf den Begriff "Durchmesser" in der ganzen Offenbarung auf den mittleren Durchmesser der Teilchen beziehen, die nicht unbedingt sphärisch sind.
Der Versuch M war eine Wiederholung des Versuchs L, unter Verwendung einer vorgemischten Probe aus Schlamm, wobei dem Naßschlamm zusätzliche Sandteilchen in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 3 zugesetzt wurden. Der Versuch übertraf den Versuch L insofern, als daß er bei geringerer Verkrustung länger lief, wobei er schließlich jedoch dadurch versagte, daß an den vorderen zehn Prozent der Schnecken eine Verkrustung auftrat.
Die Versuche 2-N, 2-O wurden an einer Probe des vorgemischten chemischen Klärschlamms (#2) und Kohle durchgeführt. Der Schlamm wurde mit einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 gemischt, mit Brechkohle von 19 · 6,4 mm (3/4 · 1/4 Inch). Der Versuch war erfolgreich, da die Kohle bröcklig ist. Der Schlamm wurde in zwei Durchläufen auf 0,46% getrocknet (echt trocken). Die Versuche 2-P und 2-Q waren ähnlich. Es wird hiermit festgestellt, daß das trockene Produkt, welches die Reinigungskohleteilchen aufweist, zum Beispiel als Brennstoff verwendet werden kann.
Die Versuche 3-R, 3-S wurden an einer Probe des vorgemischten chemischen Abfalls und Reinigungsteilchen aus Vulkanit durchgeführt. Der Schlamm wurde in einem Volumenverhältnis von 1 : 1 gemischt, mit Vulkanit mit einer Maschengröße von 1 · 1/4 Inch. Dies gleicht einem Gewichtsverhältnis von 70% Schlamm zu 30% Vulkanit, da die Gesteinsdichte wesentlich niedriger war als die des Versuchsmaterials. R war der erste Durchlauf und S der zweite Durchlauf. Dieser Versuch war erfolgreich und es trat keine Anwachsung auf.
Die Versuchsergebnisse zeigen, daß eine große Vielzahl von Materialen für die großen Reinigungsteilchen verwendet werden kann. Die Größe der Teilchen ist jedoch für die Vermeidung einer Blockierung des Förderers kritisch. Sand mit einer Minuskorngröße 20 ist zum Beispiel selbst bei einem hohen Feststoffverhältnis von 3 : 1, Sand zu Schlamm, zu klein. Es können sowohl unzerbrechliche Materiale, wie etwa Erbskies, als auch bröcklige Materiale, wie etwa Steinsalz, Kohle und Vulkanit, verwendet werden.
Es wird davon ausgegangen, daß die großen Teilchen nicht nur als Vorrichtung zur physikalischen Reinigung der Oberfläche der Schnecken dienen, sondern auch als Wärmeübertragungszwischenstücke zwischen den Schnecken und dem Schlamm. Dies scheint besonders dann der Fall zu sein, wenn große volumetrische Reduzierungen von flüchtigen Bestandteilen auftreten, wie etwa beim Trocknen von Schlämmen mit hohem Wassergehalt. Die großen Reinigungsteilchen dienen ferner zum Entklumpen halbgetrockneter Feststoffe während dem Trocknungs- und Förderverfahren. Bei der herkömmlichen Verarbeitung bilden sich häufig Klumpen mit nassen Kernen und trockenem Äußeren. Die großen Reinigungsteilchen wirken durchgehend mit den Klumpen zusammen, um diese zu zerbrechen und die Kerne freizulegen, wodurch der Trockenvorgang weiter verbessert wird.
Somit wird jetzt deutlich, daß die Verwendung großer Reinigungsteilchen eine fortlaufende Verarbeitung von Schlämmen ermöglicht, die bei einem indirekt fördernden Wärmetauscher nicht erzielt werden kann. Ferner wird jetzt deutlich, daß viele Alternativen bezüglich der spezifischen Ausführungsbeispiele möglich sind. Das Verfahren kann mit oder ohne Trennung und Rücklauf der aus dem Wärmetauscher entladenen großen Teilchen verwendet werden. Die Mischung der Reinigungsteilchen und des Schlamms kann oberhalb des Wärmetauschers oder an dem vorderen Ende des Wärmetauschers erfolgen.
Die Art des Reinigungsteilchens, die Größe des Teilchens und das Rücklaufverhältnis, sind jeweils bezüglich vieler Anwendungen anpaßbar. Die Teilchenart ist so gut wie unbegrenzt, wobei das ausgewählte Teilchen jedoch mit dem zu verarbeitenden Schlamm verträglich sein sollte. Bei einem Schlamm für den Verbrauch durch Mensch oder Tier, wie etwa Malztreber einer Brauerei, ist zum Beispiel ein Teilchen erforderlich, das in dem getrockneten Produkt keinen giftigen Rest hinterläßt. Besonders geeignet sind hier rostfreier Stahl oder Hartkeramikstoffe. Organische Stoffe und Werkstoffe mit ungewöhnlichen Formen, sind ebenfalls geeignet. So können zum Beispiel Maiskolben oder Walnußschalen verwendet werden. Zum Schleifen sind Nußschalen besonders geeignet. Es kann mehr als ein Reinigungsteilchen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein hauptsächlich organischer Abfallschlamm mit Maiskolben und Kohlepartikeln gemischt werden, um einen trockenen Kompost zur Verbrennung zu schaffen.
Die Teilchengröße kann an dem oberen Ende durch die Zwischenräume oder die Klemmpunktabstandsanordnung zwischen den Schnecken bzw.
den Schnecken und dem Gehäuse eingeschränkt sein. Wenn harte, nicht-zerreibbare Teilchen verwendet werden, d. h. Teilchen, welche die Wärmeaustauschoberfläche beschädigen können, wenn sie an einem Klemmpunkt zusammengedrückt werden, so müssen die Teilchen kleiner sein als die Zwischenräume. Zerreibbare Stoffe sind nicht auf diese Weise eingeschränkt. An dem unteren Ende werden Teilchen erforderlich, die größer sind als Sand mit Minuskorngröße 20 und vorzugsweise werden Teilchen verwendet, die einen minimalen Durchmesser von einem achtel bis einem viertel Inch aufweisen. Bei einigen Anwendungen könnten zwar kleinere Teilchen verwendet werden und ein trockenes Produkt ohne Verkrustung an den Schnecken hervorbringen, doch wären dafür ausgesprochen hohe Rücklaufverhältnisse notwendig. Der bevorzugte Bereich für das Rücklaufverhältnis, d. h. das Gewichtsverhältnis der Reinigungsteilchen zu dem Schlamm in der Mischung, liegt in etwa zwischen 0,5 : 1 bis 2 : 1. Ein Verhältnis über 2 : 1 verarbeitet nicht genug Schlamm mit einer brauchbaren Geschwindigkeit, wobei ein Großteil der Verarbeitung und Förderung in die Reinigungsteilchen geht. Ein Gewichtsverhältnis unter 0,5 : 1 bzw. ein Volumenverhältnis von weniger als 1 : 1, neigt zu einer Blockierung der Schnecke aufgrund unzureichender Reinigungswirkung.
Es wird hiermit festgestellt, daß das Verfahren der größeren Reinigungsteilchen zusätzlich zu der Verwendung zum Schlammtrocknen auch in Verbindung mit anderen chemischen Verfahren nützlich ist. Dabei handelt es sich zum Beispiel um Verfahren, welche das Mischen von Werkstoffen zur Erzeugung einer spezifischen Reaktion oder Mischung umfassen, wobei die Reinigungsteilchen verbraucht werden, als Katalysator wirken, oder einfach für die gewünschten Fließverhaltensweisen sorgen. Andere Beispiele umfassen die einfache Erwärmung und Abkühlung fließfähiger Werkstoffe, die, wenigstens bei einigen Temperaturen, inhärent klebrig bzw. haftend sind, bzw. welche haftenden Phasenwechseln unterliegen. Ein weiteres Beispiel stellt die Verarbeitung bzw. das Kochen von Lebensmitteln dar, wie etwa von Soßen oder Rühreiern.
Für die beste Funktionsweise in einem Schneckentrockner wird es ferner deutlich, daß die Mischung das Gehäuse mindestens bis zur Höhe der zentralen Welle füllen muß. Ansonsten erfolgt die schleifende Reinigungswirkung nur entlang des Außenumfangs der Schnecken. An der Welle und den Innenoberflächen der Schneckengänge würde eine Verkrustung auftreten. Ferner wird hiermit festgestellt, daß das Verfahren sowohl nützlich ist, wenn ein vollständig trockener Produktausstoß verlangt wird, als auch, wenn ein Ausstoß verlangt wird, der eine niedrigere Konzentration flüchtiger Bestandteile als die Einlaßkonzentration aufweist. Begriffe wie etwa Trocknen, beziehen sich bei der Verwendung hierin sowohl auf vollständiges als auch teilweises Trocknen.
Andere Alternativen sind möglich, ohne dabei von dem Gedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Die vorstehende Beschreibung ist somit als veranschaulichend anzusehen und nicht als einschränkend. TABELLE I Schlammversuch Zufuhr Fülldichte Schneckengeschw. U/min Zufuhrgeschw. Flücht. Bestandt. Prozent Ein/Aus Material-Temperatur (Ein/Aus) Öltemperatur sofortiges Versagen Gesamt

Claims

1. Verfahren zum Trocknen eines Schlamms aus suspendierten und/oder gelösten Feststoffen in einer flüchtigen Flüssigkeit, wobei der Schlamm durch einen indirekten Wärmetauscher der fördernden Art geleitet wird, welcher eine sich bewegende Wärmeübertragungsfläche zum Verdampfen der flüchtigen Flüssigkeit aufweist, gekennzeichnet durch den Zusatz von Reinigungsteilchen (38) zu dem Schlamm, um eine Mischung zu erzeugen, so daß die Reinigungsteilchen (38) in dem Schlamm verteilt werden, wobei die Größe der Reinigungsteilchen größer ist als die Größe der suspendierten und/oder gelösten Feststoffe, um klumpigen, getrockneten Schlamm von der Wärmeübertragungsfläche (18) zu entfernen und um eine Klumpenbildung zu vermeiden und durch Entfernung der die Reinigungsteilchen (38) enthaltenden Mischung von dem Wärmetauscher (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend die Schritte des Trennens der Reinigungsteilchen von dem getrockneten Schlamm und des Rückführens der getrennten Reinigungsteilchen in den Schlamm.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsteilchen ungleichmäßige Formen aufweisen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzten Reinigungsteilchen (38) in ihrer Größe mindestens einige Größenordnungen größer sind als der Durchmesser der suspendierten und/oder gelösten Feststoffe.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzten Teilchen ein größeres Ausmaß als etwa 6,35 mm (1/4 Inch) aufweisen.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Zusatz von Reinigungsteilchen in einer Menge, die eine Gewichtsverhältnisverteilung von Schlamm zu Teilchen von 0,5 : 1 bis 2 : 1 erzeugt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Zusatz der Reinigungsteilchen eine Volumenverhältnisverteilung von Schlamm zu Teilchen von ungefähr 1 : 1 erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher einen Drehwärmetauscher (14) mit Doppelschrauben mit Zwischenabstand zwischen den Doppelschrauben darstellt und daß es sich bei den zugesetzten Reinigungsteilchen um zerbrechliche Teilchen handelt, welche größer sind als der Zwischenabstand.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzten Reinigungsteilchen aus einem fossilen Festbrennstoff wie etwa Kohle bestehen.