DE4017970C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Trocknung von Schlamm, ausgestattet mit einer Dosier­ einrichtung, die mit einer Öffnung zum Einfüllen des Schlamms und einem den Schlamm formenden Vorsatz versehen ist, an der sich ein Trocknungsraum an­ schließt, über dessen Trocknungsstrecke der geformte Schlamm mit einem von einer Heißgasquelle ausgehen­ den Heißgasstrom zu Granulat getrocknet wird, und der mit einer Ausgangsöffnung zum Abführen des ge­ trockneten, granulierten Materials ausgestaltet ist.

Der hohe Anteil der bei der Abwasserreinigung an­ fallenden Klärschlämme bildet ein zunehmendes Pro­ blem, zumal Klärschlämme aus umweltrelevanten Grün­ den nicht oder kaum mehr als Düngemittel in der Landwirschaft Verwendung finden. Daher hat in den letzten Jahren die Verbrennung von Klärschlamm zu­ nehmend an Bedeutung gewonnen. Für den Verbrennungs­ vorgang muß der Klärschlamm zunächst getrocknet wer­ den, was in einem ersten Schritt durch mechanische Entwässerung erfolgt. Für den dadurch entstehenden hochviskosen Klärschlamm bietet sich eine direkt anschließende Verbrennung jedoch noch nicht an, da eine Verbrennung in diesem Stadium aufgrund des noch hohen Kapillarwasseranteils im Schlamm sehr energie­ aufwendig wäre. Daher ist es das Bestreben, den vor­ getrockneten Klärschlamm in einem zweiten Schritt zu trocknem Granulat zu verarbeiten.

Zur weiteren Trocknung des vorgetrockneten Klär­ schlamms zu Granulat wurde speziell für hochviskose Klärschlämme als Trocknungsvorrichtung bereits ein Bandtrockner entwickelt (Manzei, J.: Sevar-Klärschlamm- Trockenanlage, Vortrag zum VDI-Seminar "Klärschlamm­ entsorgung" vom 16.-17.01.1989 in Düsseldorf). Bei dieser Vorrichtung ist eine Dosiereinrichtung, in die der Klärschlamm eingefüllt und gepreßt wird, mit einem mit Lochungen versehenen Formvorsatz aus­ gestattet, so daß der Klärschlamm zu Würstchen ge­ formt wird. Diese fallen in dem sich anschließenden Trocknerraum auf ein Fließband und werden dort mit Heißgas zu Granulat getrocknet. Da die Trocknungs­ strecke durch Verwendung eines Fließbandes relativ lang ist, wird ein entsprechend dimensionierter Trocknungsraum beansprucht und auch ein entsprechend hoher Energieaufwand für eine effektive Trocknung benötigt, zumal ein Teil der Energie durch die Größe des Trocknungsraumes für den Trocknungsvorgang unge­ nutzt verloren geht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine wirtschaftlichere Trocknung mit einer einfacheren Apparatur ermöglicht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Dosiereinrichtung mit einem waagerecht angeordneten Ringspalt als formgebendes Mittel ausgestattet ist. Der durchströmende Klär­ schlamm wird während des Durchtritts durch den Ring­ spalt zu einem senkrecht in den Trocknerraum hinein­ fließenden Schlauch geformt. In dessen Hohlraum ist ein Heißgasstrom gerichtet, der den Schlammschlauch zerreißt, damit die Oberfläche des zu trocknenden Materials vergrößert und die Trocknungsgeschwindig­ keit erhöht. Die vom unteren Schlauchwandbereich abreißenden Schlammstücke fallen somit als Granulat in den sich anschließenden Trocknungsraum. Der in den Hohlraum des Schlauches gerichtete Heißgasstrom wird damit allseitig von dem zu trocknenden Material umschlossen, so daß - im Gegensatz zum Bandtrockner - die eingesetzte Energie ganz gezielt und damit kon­ zentriert für den Trocknungsvorgang auf engstem Raum genutzt wird. Dies führt somit zu einer rascheren und effektiveren Trocknung des Klärschlamms bei einem gleichzeitig nur sehr geringen apparativen Aufwand. Eine solche Vorrichtung ist insbesondere für Klärschlämme, die nach Entwässerung eine Trocken­ masse im Bereich von 15-50% (Gew. des Schlamms vor Entwässerung/Gew. des Schlamms nach Entwässerung) ergeben, geeignet, daneben aber auch für andere hoch­ viskose Stoffe, deren Trockenmasse nach Entwässerung in dem angegebenen Bereich liegen, wie beispielswei­ se Papierbrei. Als formgebendes Mittel können selbst­ verständlich auch andere Vorsätze, die den Schlamm in eine in sich geschlossene und einen inneren Hohl­ raum bildende Form bringen, verwendet werden, wie beispielsweise ein viereckiger oder ellipsenförmiger Vorsatz.

Zur Optimierung des Trocknungsvorganges dient als eine Ausgestaltung der Vorrichtung ein unterhalb des Ringspaltes angebrachter, mit der Spitze in die Mitte des Heißgasstromes hineinragender Konus. Die­ ser bewirkt, daß der Heißgasstrom auf die Innenwand des Schlauches gerichtet wird und damit im unteren Schlauchwandbereich eine ausgeprägt heiße Trocknungs­ zone entsteht. Innerhalb dieser Zone erfolgt also die konzentrierteste bzw. rascheste Trocknung des Schlamms, so daß hier der Schlauch porös wird und zu homogenem Granulat mit getrockneter Oberfläche zerfällt. Die um den Konus aufsteigende Hitze führt oberhalb des Konus zur Herausbildung einer Vorwärm­ zone, die zu einer weiteren Beschleunigung des Trocknungsvorganges beiträgt.

Das vom unteren Schlauchwandbereich abfallende Gra­ nulat wird von zueinander versetzten, schräg abfallen­ den Blechen, die als Schikanen um die Heißgasquelle angeordnet sind, aufgefangen. Die getrocknete Ober­ fläche des Granulats verhindert ein Haftenbleiben auf den stark erhitzten Schikanen, so daß das Pro­ dukt über die schräg abfallenden Bleche nach und nach stufenförmig abgleitet und damit die weitere Trocknungsstrecke durchwandert (Ausnutzung des Lei­ denfrostschen Phänomens). Diese Ausgestaltung bietet den besonderen Vorteil, daß die Verweilzeit des Gra­ nulats im Trocknungsraum verlängert wird, was zur gewünschten Austrocknung des Produktes führt.

Als Heißgasquelle wird zweckmäßigerweise ein Brenner eingesetzt, dessen Flamme in den Hohlraum des Schlau­ ches hineinreicht. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Pulsbrenners: Die durch einen Puls­ brenner hervorgerufenen Pulsationen führen zu einer Verbesserung des Wärme-Stoff-Übergangs und ermögli­ chen dadurch nur kurzzeitige Kontakte des Produkts im Heißgas. Dadurch werden unerwünschte Teilverbren­ nungen des zu trocknenden Materials und - damit zu­ sammenhängend - die Bildung staubhaltiger Abgase verhindert und nur der gewünschte Trocknungsprozeß erreicht. Weiterhin versetzen die durch den Pulsbren­ ner hervorgerufenen Pulsationen die bereits oben erwähnten Schikanen in Vibrationen, was zusätzlich ein Haftenbleiben des Granulats auf den Schikanen verhindert und damit das Abgleiten des Produkts über die schräg abfallenden Bleche noch weiter verbessert.

Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Verstellbarkeit der Ringspaltbreite. Dies bietet den besonderen Vorteil, daß die Schlauchwanddicke in dem für den Trocknungsvorgang optimalen Bereich eingestellt und die Breite des Ringspaltes der Rheo­ logie des Materials angepaßt werden kann, zumal die Vortrocknung mittels mechanischer Entwässerung zu Klärschlämmen mit sehr unterschiedlichen Viskositä­ ten führt. Damit ist der Massenstrom in den Trockner­ raum dosierbar bzw. ein variabler Massendurchsatz gewährleistet. Weiterhin ermöglicht die Verstellbar­ keit der Ringspaltbreite eine einfache und effektive Selbstreinigung der Apparatur: So können beispiels­ weise Verkrustungen im Ringspaltbereich durch ein schnelles Öffnen und Schließen des Ringspaltes ein­ fach gelöst werden.

Als Dosiereinrichtung eignet sich besonders ein Ex­ truder: Dessen Förderschnecke ist insbesondere dazu geeignet, viskose Klärschlämme zu durchmischen und damit zu homogenisieren, was vor allem zu einer ver­ besserten Schlauchkonsistenz beiträgt. Auch für den Weitertransport viskoser Klärschlämme zu dem sich anschließenden Ringspalt ist die Förderschnecke eines Extruders in besonderer Weise geeignet. Vor allem die Verwendung einer im Ringspaltbereich mehr­ gängig auslaufenden Förderschnecke gewährleistet zusätzlich eine gleichmäßige Ausbringung des Schlamms in die Schlauchform.

Die Verwendung eines Extruders als Dosiereinrichtung bietet vor allem auch die Möglichkeit, die Förder­ schneckenausführung zu variieren: So kann für hoch­ viskose Spezialklärschlämme beispielsweise eine ver­ tikal schwingende Förderschnecke oder ein Schnecken­ blatt, das sich zwischen einem feststehenden, senk­ recht um die Mittelachse des Extruders angebrachten Innenzylinder und der Außenwand des Extruders frei dreht, eingesetzt werden. Beide Ausführungen sorgen für eine noch intensivere Durchmischung und einen noch besseren Transport des Klärschlammes, so daß vor allem im Ringspaltbereich ein Stau und damit ein Verstopfen der Dosiereinrichtung verhindert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

In der Zeichnung ist die Schlammtrocknungsvorrichtung schematisch dargestellt. Gemäß dieser Abbildung ist die Vorrichtung von einer zylinderförmigen Ummante­ lung 1 umgeben. Der zu trocknende Schlamm wird von oben über den Trichter 2 in den Extruder 3 einge­ füllt. Dessen Förderschnecke 4 transportiert den Schlamm zum Ringspalt 5. Hier wird der Schlamm wäh­ rend des Durchtritts durch den Ringspalt 5 zu einem Schlauch 6 geformt, der senkrecht in den Trockner­ raum hineinfließt. Im Trocknerraum ragt von unten die von einem Brenner 7 erzeugte Flamme 8 in den sich bildenden Hohlraum des Schlammschlauches 6, so daß dieser von innen getrocknet wird. Ein mit der Spitze in die Mitte der Flamme 8 hineinragender Konus 9 richtet die Flamme 8 auf die Innenwand des Schlauches 6. Dort wird somit eine besonders heiße Trocknungszone erzeugt, innerhalb derer der Schlauch porös wird, zerreißt und damit besonders schnell trocknet. Das abfallende Granulat wird von schräg abfallenden Blechen 10, die im Trocknerraum um den Brenner 7 zueinander versetzt angeordnet sind und als Schikanen dienen, aufgefangen. Über diese Bleche 10 gleitet das Produkt im Trocknungsraum nach und nach stufenförmig ab und wird dabei weiter ge­ trocknet. Schließlich fällt das getrocknete Granu­ lat von der untersten Schikane durch die Austragungs­ öffnung 12 zum Boden des Trocknungsraumes und wird dort mittels einer Austragunsschnecke 11 nach außen transportiert.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Trocknung von Schlamm, bestehend aus einer Dosiereinrichtung, die mit einer Öffnung zum Einfüllen des Schlamms und einem den Schlamm formenden Vorsatz versehen ist, an der sich ein Trocknungsraum anschließt, über dessen Trocknungs­ strecke der geformte Schlamm mit einem von einer Heißgasquelle ausgehenden Heißgasstrom zu Granulat getrocknet wird und der mit einer Ausgangsöffnung zum Abführen des getrockneten, granulierten Mate­ rials ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (2 bis 4) mit einem waage­ recht angeordneten Ringspalt (5) als formgebenden Vorsatz versehen ist, der den Schlamm zu einem senk­ recht in den Trocknungsraum hineinfließenden Schlauch (6) formt, in dessen Hohlraum der Heißgasstrom (8) gerichtet ist, der den Schlammschlauch (6) zerreißt und trocknet, so daß der Schlamm als Granulat ab­ fällt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Ringspaltes ein mit der Spitze in die Mitte des Heißgasstroms hineinreichender Ko­ nus (9) angebracht ist, der den Heißgasstrom auf die Innenwand des Schlauches richtet und im unteren Schlauchwandbereich eine ausgeprägte Trocknungszone schafft.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß um die Heißgasquelle zueinander versetzte, schräg abfallende Bleche (10) als Schikanen angebracht sind, die das vom Schlauch abfallende, vorgetrocknete Gra­ nulat auffangen, so daß dieses nach und nach stufen­ förmig über die Trocknungsstrecke abgleitet.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Heißgasquelle ein Brenner (7) eingesetzt wird, dessen Flamme (8) in den Hohlraum des Schlau­ ches (6) hineinreicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Brenner (7) ein Pulsbrenner verwendet wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Ringspaltes (5) verstellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Dosiereinrichtung (2 bis 4) ein Extruder (3) eingesetzt wird, dessen Förderschnecke (4) den Schlamm durchmischt, homogenisiert und zu dem sich anschließenden Ringspalt (5) transportiert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (4) des Extruders (3) im Bereich des Ringspaltes (5) mehrgängig ausläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (4) des Extruders (3) eine vertikal schwingende Förderschnecke ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderschnecke (4) ein zwischen einem fest­ stehenden, senkrecht um die Mittelachse des Extru­ ders (3) angebrachten Innenzylinder und der Außen­ wand des Extruders (3) sich frei drehendes Schnecken­ blatt eingesetzt wird.