DE3911716A1 - Verfahren zum trocknen von schlamm und schlammtrocknungsanlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum trocknen von schlamm und schlammtrocknungsanlage zur durchfuehrung des verfahrens

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Schlamm gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Schlammtrocknungsanlage zur Durchführung des Verfahrens.
Schlamm, wie Klärschlamm, Industrieschlamm od. dgl., wird auf verschiedene Art und Weise getrocknet. Dabei wird in der Regel der Schlamm erhitzt und die in ihm enthaltene Feuchtigkeit verdampft.
Bei den bekannten Verfahren und Anlagen zur Schlamm­ trocknung wird jedoch sehr viel Energie benötigt, wobei darüberhinaus auch noch ein großer Teil der Energie verlo­ ren geht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zum Trocknen von Schlamm und eine Schlammtrocknungsan­ lage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei de­ nen die einzusetzende Energie optimal genutzt wird, wobei die Restfeuchte noch weiter verringert werden kann, und welche sowohl in der Erstellung, als auch im Betrieb gün­ stige Kosten aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 beschrie­ bene Verfahren und durch die Schlammtrocknungsanlage gemäß Anspruch 6 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen von Schlamm, bei dem der Schlamm erhitzt wird und die Flüssig­ keit aus dem Schlamm ausgedampft wird, ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß vorentwässerter Schlamm in einem Wärmetau­ scher auf 70 bis 80°C voraufgeheizt wird, der vorgeheizte Schlamm in einen Doppelschnecken-Kontakttrockner einge­ bracht wird und dort unter Einwirkung von zugeführter Wär­ me und Erzeugung von Wärme nachgetrocknet wird.
Heizmäntel des Doppelschnecken-Kontakttrockners wer­ den auf 120 bis 250°C aufgeheizt, wozu diesen heißes Thermoöl oder Heißdampf, insbesondere Überschußdampf zuge­ führt wird.
Der zu trocknende Schlamm wird in dem Doppel­ schnecken-Kontakttrockner langsam vorwärtsgeknetet. Durch die dabei übertragene und gewonnene Wärme wird die in dem Schlamm enthaltene Flüssigkeit verdampft.
Der in dem Doppelschnecken-Kontakttrockner entstehen­ de Dampf wird dem Wärmetauscher für die Vorheizung des zu trocknenden Frischschlammes zugeführt. Die beim Nachtrock­ nen entstehenden heißen Dämpfe werden somit in der Ener­ giebilanz ausgenutzt. Gleichzeitig wird verhindert, daß aus dem gesamten Verfahren Abdampf austritt, da die Dämpfe in dem Wärmetauscher kondensieren.
Die Schlammtrocknungsanlage zur Durchführung des Ver­ fahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentli­ chen aus einem Wärmetauscher für die Vorwärmung des Schlammes und aus einem Doppelschnecken-Kontakttrockner besteht.
Bevorzugt weist der Doppelschnecken-Kontakttrockner die Doppelschnecke umfassende Heizmäntel auf, die diese durchdringende Dampfabfuhr-Öffnungen aufweisen. Der Dampf kann dadurch unmittelbar am Ort seiner Entstehung aus dem Doppelschnecken-Kontakttrockner abgeführt werden.
Die insbesondere isolierten Dampfabfuhr-Öffnungen der Heizmäntel des Doppelschnecken-Kontakttrockners münden in den Wärmetauscher für die Vorwärmung.
Der Doppelschnecken-Kontakttrockner weist zwei inein­ andergreifende Schnecken auf, die in den ein Gehäuse bil­ denden Heizmänteln umlaufen, welche die Schnecken unmit­ telbar umhüllen. Dadurch wird der Schlamm einerseits zwi­ schen den aufgewärmten Heizmänteln und den Schnecken und andererseits zwischen den beiden Schnecken selbst aufge­ wärmt und geknetet.
Eine zwei Schnecken aufweisende Schneckenpresse ist aus der WO-A-83/03 999 bekannt. Die beiden Schnecken die­ ser Schneckenpresse sind in einem Gehäuse drehbar gelagert und greifen ineinander. Sowohl das Gehäuse, als auch die Schnecken sind in Längsrichtung der Schneckenachsen gese­ hen mehrteilig ausgebildet, so daß die Länge der Schnec­ kenpresse modulartig beliebig geändert werden kann und auch einzelne Gehäuse- und Schneckenelemente gegen andere ausgetauscht werden können. Die einzelnen Gehäuseelemente sind dort in der durch die beiden Achsen der Schnecken ge­ bildeten Ebene in zwei Hälften geteilt. Das eingangsseiti­ ge Gehäuseelement der bekannten Schneckenpresse weist in seiner oberen Mantelfläche eine Einfüllöffnung auf, wäh­ rend auf der Stirnseite des ausgangseitigen Gehäuseelemen­ tes an einer Abschlußplatte eine Matrize angeordnet ist, durch die das aufbereitete Material in Form von Briketts, Chips od. dgl. abgeführt werden kann. Die anderen Gehäu­ seelemente weisen einen Mantel auf, der jeweils konzen­ trisch zu den beiden Schnecken ausgebildet ist und diese unmittelbar umgibt.
Bevorzugt laufen die beiden Schnecken gegenläufig, so daß in die Schneckenpresse eingefülltes Material nicht nur axial bewegt, sondern zwischen den beiden Schnecken auch immer wieder zusammengepreßt wird.
Mit dieser Schneckenpresse werden riesel- und fließ­ fähige Materialien, insbesondere Gemische, aus organischen Stoffen, Abfällen, wie Klärschlamm, Mist, Stroh, Heu, Müll, Baumrinde, Gras, Papier od. dgl. aufbereitet. Dabei wird das Material zwischen den beiden Schnecken kompri­ miert und je nach Ausgangsmaterial und gewünschten Endpro­ dukt getrocknet, stabilisiert und homogenisiert.
Aus der DE-A-37 14 509 ist eine Schneckenpresse zum Zerkleinern von Materialien, wie organischen Abfällen, be­ kannt, die zwei gegenläufig drehende und ineinander grei­ fende Schnecken aufweist. Diese Schnecken laufen in Gehäu­ seteilen um, die einen Kühl- und/oder Heizmantel aufwei­ sen. Aus den organischen Abfällen ausgepreßter Saft kann in dieser Schneckenpresse von den Feststoffen abgetrennt werden.
Es sind dabei mehrere miteinander verbundene Gehäuse­ teile vorgesehen und auch die Verlängerung der Schnecke besteht aus einzelnen Verlängerungsstücken. Dadurch kann die Verlängerung je nach Bedürfnissen und zu verarbeiten­ dem Material angepaßt werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung er­ geben sich aus den Unteransprüchen und aus einem im Fol­ genden anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbei­ spiel.
Die Zeichnung zeigt in ihrer einzigen Figur einen Doppelschnecken-Kontakttrockner 1 mit einem oberhalb die­ ses aufgebauten Wärmetauschers 2. Dieser Doppelschnecken- Kontakttrockner 1 ist - hier - insgesamt auf einem Rahmen 3 montiert, auf dem noch ein Maschinensockel 4 angeordnet ist. Der Rahmen 3 und der Maschinensockel 4 bestehen aus einer schweren Schweißkonstruktion. Dabei wird vorzugswei­ se die Traversenbauweise benutzt.
Der Rahmen 3 kann auf einem befestigten Boden, z.B. einer Bodenplatte aufgestellt werden, es ist aber auch möglich, den Rahmen 3 mit Rädern zu versehen, um so den gesamten Doppelschnecken-Kontakttrockner 1 mitsamt dem Wärmetauscher 2 an verschiedene Einsatzorte befördern zu können. Der Rahmen 1 kann z.B. eine Länge von 8 bis 12 m aufweisen.
Auf diesem Maschinensockel 4, der in der Zeichnung links auf dem Rahmen 3 angeordnet ist, sind - hier - von links nach rechts ein Motor 5, z.B. ein Elektromotor, eine erste Kupplung 6, ein Untersetzungsgetriebe 7, eine zweite Kupplung 8, ein Verteilergetriebe 9 und eine Aufgabeein­ richtung 10 angeordnet.
An diese Aufgabeeinrichtung 10 schließen sich nach rechts mehrere - hier drei - Schnecken-Gehäuseteile 11 an, die doppelwandig ausgebildet sind und so jeweils einen Heizmantel bilden. Am rechten Ende des Doppelschnecken- Kontakttrockners 1 ist noch eine Pelletier- oder Granu­ liermatrize 12 angeordnet, durch die das getrocknete Gut ausgeführt wird.
Eine solche Schneckenpresse, die dort zum Zerkleinern von Materialien, wie organischen Abfällen, dient, ist als solches aus der DE-A-37 14 509 bekannt, weshalb hier auch auf diese Druckschrift verwiesen wird. Bei dieser Schnec­ kenpresse, die zwei gegenläufig drehende und ineinander greifende Schnecken aufweist, laufen die Schnecken in Ge­ häuseteilen um, die als Heizmäntel ausgebildet sind. Aus den organischen Abfällen ausgepreßter Saft kann in dieser Schneckenpresse von den Feststoffen abgetrennt und durch die Heizmäntel hindurch abgeführt werden.
Durch das gegenläufige Umlaufen der beiden Schnecken wird in die Schneckenpresse eingefülltes Material nicht nur axial bewegt, sondern zwischen den beiden Schnecken und zwischen den Schnecken und den Heizmänteln auch immer wieder zusammengepreßt.
Der hier verwendete Doppelschnecken-Kontakttrockner 1 weist nun noch oberhalb der doppelwandig ausgebildeten Schnecken-Gehäuseteile 11 einen Wärmetauscher 2 auf. Die Schnecken-Gehäuseteile 11 weisen die Doppelwandung dersel­ ben durchdringende Stutzen 13 auf, durch die im Schnecken­ raum des Doppelschnecken-Kontakttrockners 1 gebildeter Dampf abgeführt werden kann. Die wärmeisolierten Stutzen 13 führen in den Wärmetauscher 2.
In diesem Wärmetauscher 2 wird vorentwässerter Schlamm, wie Klär- oder Industrieschlamm durch den aus dem Doppelschnecken-Kontakttrockner 1 austretenden Dampf vor­ geheizt. Dabei wärmt der Dampf durch Wärmeaustausch den frisch zugeführten, vorentwässerten Schlamm, wie Klär- oder Industrieschlamm auf 70 bis 80°C auf und gleichzei­ tig wird der Dampf kondensiert. Das flüssige Kondensat kann je nach Ausbildung desselben einer Kläranlage od.dgl. zugeführt werden.
Der hier dargestellte Wärmeaustauscher besteht aus einem an seinen Enden geschlossenen doppelwandigen Rohr, welches einen Mantel bildet. In dem konzentrischen Rohr­ ring wird der frische Schlamm zugeführt, während der aus dem Doppelschnecken-Kontakttrockner 1 austretende Dampf in das innere Rohr gelangt und dort die Wärme über das innere Rohr an den Frischschlamm abgibt. Dabei kondensiert der Dampf. Der vorgewärmte Frischschlamm kann dabei direkt in die Aufgabeeinrichtung 10 einlaufen.
Der Wärmetauscher kann auch eine Förderschnecke für den Frischschlamm aufweisen. Dann empfiehlt es sich, den Schlamm in dem inneren Rohr und den Dampf in den Rohrring zu führen.
Dieser Wärmetauscher kann aber auch als allseits ge­ schlossener Misch- und Heiztrog in Muldenform ausgebildet und mit einem Doppelmantel für den aus dem Doppel­ schnecken-Kontakttrockner 1 kommenden Dampf ausgerüstet sein. In dem Trog ist eine Misch- und Förderschnecke zur Durchmischung des Troginhalts angeordnet, die von einem Elektro-Getriebemotor regelbar antreibbar ist. Dadurch wird eine gleichmäßige und optimale Wärmeübergabe erreicht und der Schlamm wird in Längsrichtung zur Misch- und För­ derschnecke zur anschließenden Übergabe in den Doppelschnecken-Kontakttrockner 1 transportiert.
Über eine Rohrförderschnecke, die zur Aufheizung des zu fördernden Materials mit einem dampfdurchflossenen Dop­ pelmantel versehen und von einem Elektro-Getriebemotor antreibbar ist, wird das Material von dem Misch- und Heiz­ trog zu der Aufgabeeinrichtung 10 des Doppelschnecken- Kontakttrockners 1 befördert.
Diese Aufgabeeinrichtung 10 besteht aus einem doppel­ wandigen und beheizbaren Schneckentrog, so daß auch in diesem Bereich kein Wärmeverlust entsteht. In der Aufgabe­ einrichtung 10 sind zwei gegenläufige Einzugsschnecken an­ geordnet, die den zu trocknenden Schlamm aufnehmen und ihn in den eigentlichen Trocknungsbereich fördern.
Der eigentliche Trocknungsbereich besteht aus den hintereinander angeordneten doppelwandigen Heizmänteln 11, die innen einen 8-förmigen Raum aufweisen, in dem zwei ge­ genläufig drehende und ineinandergreifende Trocknungs­ schnecken angeordnet sind, die entsprechend der Länge der einzelnen Heizmantel-Teilstücke 11 aus einzelnen Längs- Abschnitten bestehen. Die Durchmesser der Schnecken sind dabei so ausgebildet, daß zwischen den Schnecken und den Heizmänteln nur eine kleine Öffnung verbleibt, in der der Schlamm geknetet wird. Dabei wird der Schlamm in dünnen Schichten an die heißen Mantelwände der Heizmäntel 11 ge­ drückt und trocknet ab. Bei der nächsten Schneckenbewegung wird der Schlamm wieder abgetragen und in das zu trocknen­ de Gut eingeknetet, wobei gleichzeitig die nächste dünne Schicht an die Mantelwände gedrückt wird. Außerdem wird das Material zwischen den beiden Schnecken komprimiert. Dieser Prozeß wiederholt sich auf die gesamte Trocknerlän­ ge vielfach.
Es ergibt sich ein langsames Vorwärtskneten des Schlammes innerhalb des Gehäuses des Doppelschnecken- Kontakttrockners 1, wobei aufgrund des Wärmeflusses inner­ halb desselben auch die massiven Schnecken einer Aufhei­ zung unterliegen, so daß dadurch die Kontaktfläche für den Wärmeübergang sehr groß wird.
In Abhängigkeit von der Vorwärtsbewegung ergibt sich eine fortschreitende Trocknung des Schlammes, der am Aus­ gang des Doppelschnecken-Kontakttrockners 1 z.B. über eine Lochmatrize 12 ausgetragen wird. Die Verweilzeit inner­ halb des Doppelschnecken-Kontakttrockners 1 und damit der Trocknungsgrad kann über die Schneckengeschwindigkeit re­ guliert werden. Der aus der Lochmatrize 12 austretende getrocknete Schlamm fällt mit Trocknungstemperatur auf ein nachgeschaltetes nicht dargestelltes Kühlband und wird im Luftstrom abgekühlt. Dabei ergibt sich eine weitere Ab­ dampfung und Nachtrocknung. Das Kühlband ist geschlossen, so daß der Dampf abgesaugt und abgeführt werden kann. Das Kühlband dient gleichzeitig dazu, das Trockengut an einen Container od. dgl. zu übergeben.
Die doppelmanteligen Heizmäntel 11 des Doppel­ schnecken-Kontakttrockners 1 weisen kleine Stutzen auf, die in den Doppelmantel hineinführen und durch die das Heizmedium zu- bzw. abgeführt wird. Die Einlauf- bzw. Auslauf-Stutzen sind jeweils an eine Sammelleitung ange­ schlossen, die über eine Zuführleitung 15 und eine Abführ­ leitung 16 entweder mit einer Anlage verbunden sind, die einen Dampfüberschuß aufweist oder - wie hier in der Zeichnung dargestellt - mit einer Heizanlage 17. Diese Heizanlage 17 kann, wenn die Anlage transportabel sein soll, auf einem eigenen Fahrgestell angeordnet sein.
In dieser Heizanlage 17 wird hier Thermoöl drucklos in einem Kessel auf eine Temperatur bis 25°C erhitzt. Oberhalb des Heizkessel 18 der Heizanlage 17, der entweder aus Stahl oder aus Guß besteht, ist ein Druckausgleichge­ fäß 19 angeordnet. Der Brenner 20 des Heizkessels 18 weist zwei getrennte Gasstraßen auf, deren eine für das Heizen mit Klärgas und deren andere für das Heizen mit Erdgas ausgelegt ist.
Das Thermoöl wird über die Zuführleitung 16 den Heiz­ mänteln 10 des Doppelschnecken-Kontakttrockners 1 zuge­ führt und über die Abführleitung 17 dem Kessel wieder zu­ rückgeführt.
Während bei der aus der DE-A-37 14 509 bekannten Schneckenpresse riesel- und fließfähige Materialien, ins­ besondere Gemische, aus organischen Stoffen, Abfällen, wie Klärschlamm, Mist, Stroh, Heu, Müll, Baumrinde, Gras, Pa­ pier od. dgl. aufbereitet werden, wird nun bei der erfin­ dungsgemäß ausgebildeten und als Doppelschnecken- Kontakttrockner 1 arbeitenden Schneckenpresse vorgewärmter und vorentwässerter Schlamm in die Aufgabeeinrichtung 10 eingefüllt.
Das Ausgangsmaterial sollte einen Trockensubstanzge­ halt von 15 bis 25% aufweisen. Entsprechend den speziel­ len Wünschen kann mit diesem Verfahren und der beschriebe­ nen Anlage ein Endprodukt erhalten werden, in dem der Trockensubstanzgehalt bis 95% betragen kann.
Durch den direkten Kontakt des zu trocknenden Materi­ als mit den Heizflächen in dem Doppelschnecken- Kontakttrockner 1 ergibt sich ein optimaler Wärmeüber­ gang, andererseits tritt durch die Schneckenbewegung keine Verkrustung der Heizflächen auf. Insbesondere dadurch, daß die Voraufheizung durch den Wärmetauscher 2 erfolgt, in den der beim Trocknen entstehende Dampf eingeleitet wird, kann die Energie optimal ausgenutzt werden.
Der Abdampf liegt in Form von Brüdenkondensat vor und kann in die Kläranlage zurückgeführt werden. Aufgrund der niedrigen Trocknungstemperatur ist das Kondensat nur ge­ ring schadstoffbelastet. Durch das geschlossene System entstehen auch keine Probleme bei der Abdampfentsorgung.
Der Heizkreislauf des Doppelschnecken-Kontakttrock­ ners 1 kann unter Verwendung der verschiedensten Energie­ träger, wie Erdgas, Klärgas aus einer Biogasanlage, Hei­ zöl, Festbrennstoffen oder eventuell verfügbarem Dampf, insbesondere Überschußdampf betrieben werden.
Durch den modularen Aufbau des Doppelschnecken- Kontakttrockners 1 kann dieser den gewünschten Anforderun­ gen an Ausgangsmaterial und Endprodukteigenschaften ange­ paßt werden.
Die Schnecken des Doppelschnecken-Kontakttrockners 1 weisen bei einer Ausführungsform einen Durchmesser von 285 mm auf, wobei bei einer viergängigen Schnecke eine Stei­ gung von 360 mm vorhanden sein kann. Die Schnecken sind auch ausgangsseitig gelagert. Die Schnecken bestehen eben­ so wie die Heizmäntel 11 aus einzelnen axialen Elementen, die entsprechend der benötigten Schneckenlänge zusammenge­ setzt sind. Die Schneckenelemente werden dabei mittels der in der DE-A-37 14 506 beschriebenen Wellenkupplung mitein­ ander verbunden.
Bezugszeichenliste
 1 Doppelschnecken-Kontakttrockner
 2 Wärmetauscher
 3 Rahmen
 4 Maschinensockel
 5 Motor
 6 Kupplung
 7 Untersetzungsgetriebe
 8 Kupplung
 9 Verteilergetriebe
10 Aufgabeeinrichtung
11 Schnecken-Gehäuseteil/Heizmantel
12 Pelletier- oder Granuliermatrize
13 Stutzen
14 Sammelleitung
15 Sammelleitung
16 Zuführleitung
17 Abführleitung
18 Heizanlage
19 Druckausgleichgefäß
20 Brenner

Claims (14)

1. Verfahren zum Trocknen von Schlamm, bei dem der Schlamm erhitzt wird und die Flüssigkeit aus dem Schlamm ausgedampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß vorentwäs­ serter Schlamm in einem Wärmetauscher auf 70 bis 80°C voraufgeheizt wird, der vorgeheizte Schlamm in einen Doppelschnecken-Kontakttrockner eingebracht wird und dort unter Einwirkung von zugeführter Wärme und Erzeugung von Wärme nachgetrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Heizmäntel des Doppelschnecken-Kontakttrockners auf 120 bis 250°C aufgeheizt werden.
3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufheizen der Heizmäntel des Doppelschnecken-Kontakttrockners diesen heißes Thermoöl oder Heißdampf, insbesondere Überschußdampf zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu trocknende Schlamm in dem Doppelschnecken-Kontakttrockner langsam vorwärtsgekne­ tet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Doppelschnecken- Kontakttrockner entstehende Dampf dem Wärmetauscher für die Vorheizung des zu trocknenden Frischschlammes zuge­ führt wird.
6. Schlammtrocknungsanlage zur Durchführung des Verfah­ rens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus einem Wärmetau­ scher (2) für die Vorwärmung des Schlammes und aus einem Doppelschnecken-Kontakttrockner (1) besteht.
7. Schlammtrocknungsanlage nach dem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelschnecken- Kontakttrockner (1) die Doppelschnecke umfassende Heizmän­ tel (11) aufweist.
8. Schlammtrocknungsanlage nach dem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmäntel (11) des Doppelschnecken-Kontakttrockners (1) diese durchdrin­ gende Dampfabfuhr-Öffnungen aufweisen.
9. Schlammtrocknungsanlage nach dem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Rohrstutzen bestehenden Dampfabfuhr-Öffnungen der Heizmäntel (11) des Doppelschnecken-Kontakttrockners (1) unmittelbar in einen Wärmetauscher (2) münden.
10. Schlammtrocknungsanlage nach dem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (2) unmittelbar über den Heizmänteln (11) des Doppelschnecken- Kontakttrockners (1) angeordnet ist.
11. Schlammtrocknungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelschnecken- Kontakttrockner (1) zwei ineinandergreifende Schnecken aufweist, die in den ein Gehäuse bildenden Heizmänteln (11) umlaufen, welche die Schnecken unmittelbar umhüllen.
12. Schlammtrocknungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelschnecken- Kontakttrockner (1) mitsamt dem Wärmetauscher auf einem Fahrgestell montiert ist.
13. Schlammtrocknungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelschnecken- Kontakttrockner (1) über Leitungen (16, 17) mit einer Heizanlage (18) verbunden ist.
14. Schlammtrocknungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Heizanlage auf einem Fahrgestell montiert ist.
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