DE4140038A1 - Verfahren zur thermischen verwertung von organische bestandteilen enthaltendem schlamm - Google Patents
Verfahren zur thermischen verwertung von organische bestandteilen enthaltendem schlammInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermischen
Verwertung von organische Bestandteile enthaltendem Schlamm,
insbesondere Klärschlamm, durch Verbrennen von entwässertem
Schlamm in einem Verbrennungsofen.
Bei der Verbrennung von Klärschlamm hat sich die Wirbel
schichtfeuerung als etablierte Technologie durchgesetzt. Für
den Betrieb eines Wirbelschichtofens ohne Stützfeuerung ist
ein Trockengehalt des Schlamms von 40% bis 55% erforderlich,
um die gewünschte Verbrennungstemperatur von ca. 850°C zu ge
währleisten. Der genau erforderliche Trockengehalt hängt im
wesentlichen vom Energiegehalt der Trockenmasse ab. Dieser
Energiegehalt ist nicht nur bei verschiedenen Schlammarten
wie Faul- oder Rohschlamm unterschiedlich, sondern kann auch
Tagesschwankungen unterliegen. Wünschenswert ist daher ein
Trockengehalt, der entsprechend dem Energiegehalt der Troc
kenmasse gerade die richtige Verbrennungstemperatur ergibt.
Mit mechanischer Entwässerung allein ist es nicht möglich,
ausreichend hohe Trockengehalte für die selbtgängige Verbren
nung zu erzielen. Die klassische Methode zum Erreichen der
erforderlichen Verbrennungstemperatur ist die Zufeuerung fos
siler Brennstoffe wie Heizöl oder Kohle. Die Menge an Zusatz
brennstoff wird so gewählt, daß die Verbennungstemperatur
von 850°C eingehalten werden kann. Diese gebräuchliche Me
thode hat den Nachteil, dass die Schlammverbrennung fossile
Brennstoffe verbraucht, anstatt sie zu ersetzen. Die Verbren
nungskapazität des Ofens wird nur teilweise durch den Schlamm
ausgelastet, zu einem hohen Teil jedoch auch durch den Zu
satzbrennstoff. Hierdurch entstehen höhere Anlagekosten im
Vergleich zu einer Auslegung auf den Energiegehalt des
Schlamms allein.
Schaltet man nun einer derartigen klassischen Anlage eine
Trocknungsstufe für den Schlamm vor, so besteht die Gefahr,
den Schlamm soweit zu trocknen, dass die Verbrennungstempera
tur zu hoch wird. Eine rasche Regelung des Trockengehaltes
zur Senkung oder Anhebung der resultierenden Verbrennungstem
peratur ist mit konventionellen, (thermischen) Trocknern
nicht möglich. Zu hohe Verbrennungstemperaturen müssten dann
notfalls durch Einspritzen von Wasser in den Verbrennungsraum
reduziert werden, um den Betrieb der Wirbelschichtfeuerung zu
sichern. Dies ist unwirtschaftlich, das da Wasser im Trockner
vorher mit hohem Energieaufwand entfernt wurde. Nachteilig
bei der thermischen Trocknung ist schliesslich die Gefahr von
Bränden im Leitungssystem zwischen Trockner und Verbrennungs
raum.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
thermischen Verwertung von organische Bestandteile enthalten
dem Schlamm, insbesondere Klärschlamm, anzugeben, das ohne
Zusatzbrennstoff auskommt, eine bessere Ausnutzung der Kapa
zität des Verbrennungsofen und darüber hinaus eine Reduktion
der NOx-Emissionen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß me
chanisch vorentwässerter Schlamm in einer elektrokinetischen
Nachentwässerungsstufe nachentwässert wird und danach im Ver
brennungsofen mit Luftüberschuß verbrannt wird, wobei mit
tels einer ersten Steuer- und Regeleinrichtung über die in
der elektrokinetischen Nachentwässerungsstufe wirksame Span
nung die Verbrennungstemperatur auf einen vorbestimmten Wert
gehalten und mittels einer zweiten Steuer- und Regeleinrich
tung über den Sauerstoffgehalt des Abgases die dem Ofen zuge
führte Menge an Verbrennungsluft auf einen Luftüberschuß ge
regelt wird, bei welchem die NOx-Bildung minimal ist.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung lassen sich wie folgt
zusammenfassen:
- - Einsparung von Zusatzbrennstoff und bessere Ausnutzung der Ofenkapazität;
- - Schlamm mit schwankendem Brennwert und Wassergehalt wird durch die geregelte Nachentwässerung in einen hochwerti gen Brennstoff umgewandelt, was zu konstanter Betrieb stemperatur in der Feuerung führt;
- - Die konstante Verbrennungstemperatur ermöglicht wiederum eine Reduktion der NOx-Emissionen;
- - Der Energieverbrauch der elektrokinetischen Entwässerung ist kleiner als die zur Wasserverdampfung benötigte Energie. Somit wird der Energiegehalt der Schlammtroc kensubstanz besser ausgenutzt als bei einer vorangehen den thermischen Trocknung oder der Verbrennung rein mechanisch entwässerten Schlammes;
- - Optimaler Betrieb auch bei schwankendem Schlammdurchsatz Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie die damit erzielba ren Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbei
spiel der Erfindung in Gestalt einer Schlammverbrennungsan
lage mit einem Wirbelschichtofen und vorgeschalteter elektro
kinetischer Entwässerung schematisch dargestellt.
Klärschlamm wird in einer mechanischen Vorentwässerungsstufe
1 vorentwässert und gelangt über eine Rohrleitung 2 in eine
elektrokinetische Nachentwässerungsstufe 3. Diese später noch
detallierter zu beschreibende Stufe 3 beruht generell auf der
Anwendung eines elektrischen Feldes in Kombination mit mecha
nischer Entwässerung. Über eine weitere Leitung 4 wird der
entwässerte Schlamm - sein Trockensubstanzgehalt beträgt nun
50 Gew-% und mehr - einem Wirbelschichtofen 5 zugeführt. Die
Verbrennungsluft wird mit einem Gebläse 6 über eine Luftleitung
7 im Ofenboden eingeblasen. Die Abgase verlassen den Ofen
über eine Abgasleitung 8. Zusätzlich kann eine Verbrennungs
luftvorwärmung vorgesehen sein (nicht in der Figur darge
stellt), bei der die via Luftleitung dem Ofen zugeführte Luft
durch das Abgas aufgeheizt wird.
Die elektrokinetische Entwässerung in der Nachentwässerungs
stufe 3 beruht auf der zusätzlichen Anwendung eines elektri
schen Feldes zur mechanischen Entwässerung (vgl. z. B. japani
sche Offenlegungsschrift No. 129267/74 (Patentanmeldung
42517/73 oder schweiz. Patentgesuch Nr.2294/91 vom
31.7.1991). Eine solche Stufe umfaßt beispielsweise eine
herkömmliche Hochdruck-Bandfilterpresse, bei der Metalldrähte
in die Bänder eingewebt sind. Die Bänder dienen dann zusätz
lich als Elektroden für die elektrokinetische Entwässerung.
Durch ein angelegtes elektrisches Feld tritt zusätzliches
Filtratwasser an dem Band, das als negative Elektrode dient,
aus. Während die Entwässerungszeit durch die Länge und Um
laufgeschwindigkeit des Bandes bestimmt ist, ist der Trocken
substanzgehalt des Schlammes von der Größe des elektrischen
Feldes bzw. dem daraus resultierenden Strom abhängig. Durch
eine Variation der Spannung läßt sich daher auch der Troc
kensubstanzgehalt beeinflussen.
Die Möglichkeit, bei gleichbleibendem und variablem Durchsatz
den Trockensubstanzgehalt über die Spannung zu beeinflussen
wird nun erfindungsgemäß benutzt, um die Verbrennungstempe
ratur in der Wirbelschichtfeuerung konstant zu halten. Zu
diesem Zweck ist eine erste Regel- und Steuereinrichtung 9
mit Temperaturfühlern 10 im Ofeninneraum vorgesehen. Bei sin
kender Temperatur wird die Spannung an (den Elektroden) der
elektrokinetischen Nachentwässerungsstufe 3 erhöht. Umgekehrt
kann der Trockensubstanzgehalt durch Reduktion der Spannung
rasch abgesenkt werden, wenn die Verbrennungstemperatur zu
hoch wird.
Die über die das Gebläse 6 via Luftleitung 7 zugeführte Menge
an Verbrennungsluft wird mittels einer zweiten Steuer- und
Regeleinrichtung 11 mit einem O2-Sensor 12, z. B. einer
Lambda-Sonde, als Fühlglied so gesteuert, daß der Luftüber
schuß auf einem konstanten Wert, bei dem die NOx-Bildung mi
nimal ist, gehalten wird. Diese Regelung läßt sich selbst
verständlich auch bei einer Anlage mit Luftvorwärmung einset
zen.
Üblicherweise wird die Verbrennungsluftmenge auch mit zur
Temperaturregelung verwendet, d. h. bei überhöhter Temperatur
wird mehr Luft eingeblasen. Die daraus resultierenden Schwan
kungen im Luftüberschuß führen jedoch zwangsläufig zu erhöh
ten NOx-Emissionen im Vergleich zur erfindungsgemäßen Rege
lung.
Claims (5)
1. Verfahren zur thermischen Verwertung von Klärschlamm
durch Verbrennen von entwässertem organische Bestand
teile enthaltendem Schlamm, insbesondere Klärschlamm, in
einem Verbrennungsofen, dadurch gekennzeichnet, daß me
chanisch vorentwässerter Schlamm in einer elektrokineti
schen Nachentwässerungsstufe (3) nachentwässert wird und
danach im Verbrennungsofen (5) mit Luftüberschuß ver
brannt wird, wobei mittels einer ersten Steuer- und Re
geleinrichtung (9) über die in der elektrokinetischen
Nachentwässerungsstufe wirksame Spannung die Verbren
nungstemperatur auf einen vorbestimmten Wert gehalten
und mittels einer zweiten Steuer- und Regeleinrichtung
(11) über den Sauerstoffgehalt des Abgases die dem Ofen
zugeführte Menge an Verbrennungsluft auf einen Luftüber
schuß geregelt wird, bei welchem die NOx-Bildung mini
mal ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbrennung in einem Wirbelschichtofen (5) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Nachentwässerung mittels einer Siebzentri
fuge, Bandfilterpresse oder Kammerfilterpresse durchge
führt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erste Steuer- und Regeleinrich
tung (9) Temperatürfühler (10) aufweist, deren Ausgangs
signale derart auf die erste Steuer- und Regeleinrich
tung (9) einwirken, daß bei steigender Temperatur im
Verbrennungsraum die in der elektrokinetischen Nachent
wässerungsstufe auf den vorentwässerten Schlamm einwir
kende Spannung erniedrigt wird, bei fallender Temperatur
hingegen erhöht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zweite Steuer- und Regeleinrich
tung (11) auf den Sauerstoffgehalt im Abgas ansprechende
Meßfühler (12), vorzugsweise eine Lambda-Sonde, auf
weist, deren Ausgangssignale auf die zweite Steuer- und
Regeleinrichtung (11) derart einwirken, daß bei sinken
dem Sauerstoffgehalt im Abgas die dem Verbrennungsofen
zugeführte Luftmenge erhöht und bei steigendem Sauer
stoffgehalt erniedrigt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914140038 DE4140038A1 (de) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | Verfahren zur thermischen verwertung von organische bestandteilen enthaltendem schlamm |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914140038 DE4140038A1 (de) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | Verfahren zur thermischen verwertung von organische bestandteilen enthaltendem schlamm |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4140038A1 true DE4140038A1 (de) | 1993-06-09 |
Family
ID=6446286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914140038 Withdrawn DE4140038A1 (de) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | Verfahren zur thermischen verwertung von organische bestandteilen enthaltendem schlamm |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4140038A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0232861A2 (de) * | 1986-02-10 | 1987-08-19 | Donald Roslonski | Verfahren und Vorrichtung für Zerstückelung und Zerstörung von gefährlichen und toxischen schlammartigen Materialien |
DE4007635C1 (de) * | 1990-03-10 | 1991-09-19 | Vereinigte Kesselwerke Ag, 4000 Duesseldorf, De |
-
1991
- 1991-12-05 DE DE19914140038 patent/DE4140038A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0232861A2 (de) * | 1986-02-10 | 1987-08-19 | Donald Roslonski | Verfahren und Vorrichtung für Zerstückelung und Zerstörung von gefährlichen und toxischen schlammartigen Materialien |
DE4007635C1 (de) * | 1990-03-10 | 1991-09-19 | Vereinigte Kesselwerke Ag, 4000 Duesseldorf, De |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
1-34406 A., C-599, May 24, 1989, Vol.13, No.224 * |
JP Patents Abstracts of Japan: 60-25597 A., C-286, June 13, 1985, Vol. 9, No.138 * |
RUDOLPH, K.-U.: Auswirkungen der Klärschlammver- brennung auf die Umwelt (Überblick). In: MÜll und ABFALL 8/90, S.481-489 * |
SIEFERT,F.: Schlammverbrennung vor dem Hintergrundder TA-Luft. In: Korrespondenz Abwasser, 2, 1990, 37.Jg., S.151-159 * |
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