DE4205619A1

DE4205619A1 - Verfahren und vorrichtung zur reduzierung des fluessigkeitsgehalts von gemischen von feststoffen und fluessigkeiten

Info

Publication number: DE4205619A1
Application number: DE4205619A
Authority: DE
Inventors: Winfried Doetsch
Original assignee: GEA Canzler GmbH
Current assignee: GEA Canzler GmbH
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: DE4205619C2

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Redu zierung des Flüssigkeitsgehalts von Gemischen von Fest stoffen und Flüssigkeiten gemäß den Merkmalen im Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Andererseits richtet sich die Erfindung auf eine Vorrich tung zur Reduzierung des Flüssigkeitsgehalts von Gemi schen von Feststoffen und Flüssigkeiten gemäß den Merkma len im Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Allein in der Bundesrepublik Deutschland fallen jährlich etwa 50 Millionen Kubikmeter Klärschlamm an. Da dessen Nutzung durch die erhebliche Abnahme der landwirtschaft lichen Anbauflächen merklich zurückgegangen ist, muß ge genwärtig über 80% des Klärschlamms abfalltechnisch ent sorgt werden. Im Hinblick darauf, daß insbesondere aus Gründen des Umweltschutzes die Anzahl an Deponieflächen immer weiter reduziert wird und zudem die Kosten einer seits für die Bereitstellung einer neuen Deponie und an dererseits für die Beschickung der Deponie stark anstei gen, gewinnt die Trocknung von Klärschlamm zunehmend an Bedeutung, da hiermit eine außerordentlich hohe Volumen reduktion verbunden ist.

Die mit der Entsorgung von Klärschlamm verbundenen Pro bleme treffen im Prinzip auch auf andere Rest- und Ab fallstoffe, wie z. B. Sickerwasserkonzentrate, Gülle oder Reststoffe aus der chemischen Produktion sowie auf andere zu trocknende Gemische von Flüssigkeiten und Feststoffen zu.

Zur Reduzierung des Flüssigkeitsgehalts von Gemischen von Feststoffen und Flüssigkeiten sind einstufige Trock nungsverfahren bekannt. Diese werden nach Art der Wärme übertragung in Konvektions- und Kontakttrocknungsverfah ren unterteilt.

Bei der Konvektionstrocknung steht das z. B. aus Luft, inerten Gasen, Rauchgas oder überhitztem Dampf bestehende Wärmeträgermedium direkt mit dem zu trocknenden Produkt in Berührung. Somit verläßt ein Gemisch aus Wärmeträger medium und verdampfter Produktphase den Konvektionstrock ner. Zur Steigerung der Verdampfungsleistung ist es au ßerdem bekannt, bei der Konvektionstrocknung zusätzliche Heizflächen im Produktraum vorzusehen, die mit geeigneten Heizmedien beaufschlagt werden.

Im Falle der Kontakttrocknung ist das z. B. aus Dampf, Druckwasser oder Wärmeträgeröl bestehende Wärmeträgerme dium durch eine Wand von dem zu trocknenden Produkt ge trennt. Die zur Trocknung benötigte Wärme wird indirekt abgegeben. Es findet keine Durchmischung von verdampfter Produktphase und Wärmeträgermedium statt.

Darüberhinaus zählt ein zweistufiges Verfahren zum Stand der Technik, bei welchem zwei bei atmosphärischen Bedin gungen und auf gleichem Druckniveau betriebene Kontakttrockner hintereinander geschaltet sind. Der in der ersten Trocknungsstufe angeordnete Trockner ist als Dünnschichttrockner und der in der zweiten Trocknungs stufe vorgesehene Trockner als Segmentscheibentrockner ausgebildet.

Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß bei der Trocknung auf hohe Trockensubstanzgehalte mit einem Segmentschei bentrockner viel Staub anfällt. Außerdem ist bei Kon takttrocknern insgesamt eine starke Erosion und ein er heblicher Abrieb an den Wärmeübergangsflächen nicht zu vermeiden.

Ein weiterer Nachteil des zweistufigen Verfahrens wird darin gesehen, daß durch die Kontakttrockner große Frischluftmengen gesaugt werden. Hierdurch besteht wegen des großen Staubanteils ein großes Risiko in Bezug auf eine Staubexplosion bzw. eine Selbstentzündung des ge trockneten Endprodukts. Außerdem muß ein erheblicher Auf wand für die Entsorgung der Abluft getrieben werden.

Um die Staubbelastung zu senken sind Preßagglomerations verfahren, wie z. B. Kompaktier-, Brikettier- oder Pelle tierverfahren, sowie Aufbauagglomerationsverfahren, wie z. B. Mischagglomerationsverfahren, in die Diskussion ge bracht worden.

Nun hat man aber bei Pelletierverfahren für Produkte mit einem Trockensubstanzgehalt von mehr als 85% mehrere Nachteile festgestellt. Ein Nachteil ist, daß Pellets von nicht ausgefaulten Klärschlämmen nach dem Verpressen aus einanderplatzen. Außerdem sinkt die Festigkeit von Pel lets mit steigendem Trockensubstanzgehalt. Ferner ist nicht hinwegzudiskutieren, daß sich Produkte mit hohem Trockensubstanzgehalt nicht mehr verpressen lassen, da hierfür extrem hohe Kräfte erforderlich sind. Schließlich müssen die Pellets wegen der großen Wärmeentwicklung beim Verpressen anschließend schonend gekühlt werden.

Bei Kompaktier- und Brikettierverfahren wirken sich die hohen Energie- und Investitionskosten sehr nachteilig aus. Desweiteren werden durch die notwendigen Peripherie aggregate hohe Anforderungen an die Qualität des Bedie nungspersonals, die Regelungs- und Steuerungstechnik so wie den Platzbedarf der Gesamtanlage gestellt.

Aufbauagglomerationsverfahren weisen durch die Zugabe von Flüssigkeit in Form von z. B. Schlamm oder Wasser den Nachteil auf, daß die Agglomerate später zur Schimmelbil dung neigen. Ihre Lagerstabilität ist demzufolge unzurei chend. Eine schonende Trocknung kann zwar diesen Nachteil im wesentlichen eliminieren, führt aber dann zu einer un zureichenden Stabilität der Agglomerate.

Der Erfindung liegt ausgehend von den in den Oberbegrif fen der Patentansprüche 1 und 8 beschriebenen Merkmalen die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung derart zu verbessern, daß eine einwandfreie sichere Trocknung der Produkte bei geringem Energieeinsatz und eine lange Standzeit aufweisenden einfachen Trocknungsag gregaten gewährleistet werden kann.

Was die Lösung des verfahrensmäßigen Teils dieser Aufgabe anlangt, so besteht diese in den im Kennzeichen des Pa tentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist hierbei der Sachver halt, daß bei der Trocknung von Schlamm, insbesondere Klärschlamm, oder anderer Rest- und Abfallstoffe, wie z. B. Sickerwasserkonzentrate, Gülle oder Reststoffe aus der chemischen Produktion, zur Vermeidung des Staubpro blems nunmehr zwischen die erste und die zweite Trock nungsstufe eine Zwischenstufe geschaltet wird, in welcher die aus der ersten Trocknungsstufe herausgeführten noch feuchten Produkte zu Formkörpern, wie z. B. Pellets oder Briketts, verpreßt werden. Bei dem Verpressen von feuch ten Produkten können die Nachteile der Preßagglomeration von trockenen Produkten vermieden werden. Außerdem han delt es sich bei diesem Verpressen um ein Verfahren mit niedrigen Energie- und Investitionskosten, einfachem Handling sowie geringem Platzbedarf. Die in der Zwischen stufe erzeugten Formkörper werden dann in der zweiten Trocknungsstufe schonend getrocknet, so daß sie in ihrer Form weitgehend erhalten bleiben.

Ein weiteres wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Nutzung der in der ersten Trocknungs stufe beim Trocknen der Produkte anfallenden Abwärme zur Beheizung des Trockners in der zweiten Trocknungsstufe. Hierbei werden die bei der Trocknung der Produkte entste henden Brüden zur Beheizung verwendet, so daß eine erheb liche Energiekosteneinsparung erzielt wird.

Der in der ersten Trocknungsstufe eingesetzte Kon takttrockner kann mit einem aus Dampf, Druckwasser oder Wärmeträgeröl bestehenden Wärmeträgermedium beaufschlagt werden. Er kann chargenweise oder kontinuierlich unter atmosphärischen Bedingungen, mit Unter- oder Überdruck betrieben werden. Damit eine wirtschaftliche Ausnutzung der Brüden erfolgt, wird dann in Abhängigkeit von der Be triebsweise der ersten Trocknungsstufe der Druck in der zweiten Trocknungsstufe eingestellt. Welches Wärmeträger medium in der zweiten Trocknungsstufe benutzt wird, hängt davon ab, welcher Trockner hier zum Einsatz gelangt.

Die aus dem Trockner der zweiten Trocknungsstufe treten den Endprodukte können, soweit erforderlich, anschließend gekühlt werden.

In diesem Zusammenhang besteht eine besonders wirtschaft liche und damit vorteilhafte Ausführungsform gemäß Pa tentanspruch 2 darin, die Verdampfung bei möglichst hohen Druck- oder Temperaturdifferenzen zwischen der ersten und der zweiten Trocknungsstufe durchzuführen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Verfahrens wird in den Merkmalen des Pa tentanspruchs 3 gesehen. Danach wird in der zweiten Trocknungsstufe ein Konvektionstrockner eingesetzt. Die ser Konvektionstrockner kann durch ein im geschlossenen Kreislauf zwangsgeführtes Gas zur Übertragung von Wärme durch Konvektion beheizt werden. Als Gas wird bevorzugt Luft, inertes Gas oder überhitzter Dampf verwendet. Der Konvektionstrockner kann aber auch mit ständig zugeführ tem, vorab erwärmtem Frischgas betrieben werden. In die sem Fall können z. B. inerte Gase, Luft oder Rauchgas zur Beheizung zum Einsatz gelangen. Unabhängig davon, ob nun der Konvektionstrockner der zweiten Trocknungsstufe mit Frischgas oder im geschlossenen Kreislauf mit einem Gas zur Übertragung von Wärme durch Konvektion beaufschlagt wird, ist es ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß diese Gase vor der Beaufschlagung des Konvektionstrock ners mit der in der ersten Trocknungsstufe anfallenden Abwärme aufgeheizt werden. Der Konvektionstrockner kann chargenweise betrieben werden. Eine bevorzugte Betriebs weise ist jedoch die kontinuierliche Beschickung.

Mit Hilfe der Merkmale des Patentanspruchs 4 kann die Trocknung der Produkte im Konvektionstrockner beschleu nigt werden. Als Fluid zur Übertragung von Wärme durch Kontakt dient vorzugsweise Wasser, Dampf oder Wärmeträ geröl. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, daß das mit den Produkten in Kontakt gelangende Übertragungsfluid durch eine fremde Heizquelle und/oder ebenfalls durch die Abwärme aus der ersten Trocknungsstufe temperiert wird. Ebenso ist eine Beaufschlagung der Heizflächen mit Brüden aus der ersten Trocknungsstufe möglich.

Da bei großer Staubentwicklung und Sauerstoffkonzentra tionen, die oberhalb der Explosionsgrenze liegen, die Ge fahr einer Staubexplosion besteht, kann bei dem Konvek tionsgas Luft gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5 die Sauerstoffkonzentration gezielt reduziert werden. Bei Klärschlamm liegt diese Grenze bei ungefähr 8 Vol.%. Wer den Heizstoffe verbrannt, wie z. B. Kohle, Heizöl oder Gas, so kann die Verbrennung im Kreislauf des Konvekti onsgases oder in einem Bypass durchgeführt werden. Dieses gilt ebenso für die katalytische Oxidation und die Zugabe von Chemikalien, die durch Sauerstoff oxidiert werden.

Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 6 kann in der zweiten Trocknungsstufe statt eines Konvektionstrockners auch ein bei niedrigerem Druck als in der ersten Trock nungsstufe betriebener Kontakttrockner eingesetzt werden, welcher ebenfalls eine schonende formerhaltende Trocknung der Produkte gewährleistet. Der Betrieb bei niedrigerem Druck als in der ersten Trocknungsstufe erhöht die Wirt schaftlichkeit bei der Abwärmenutzung. Auch dieser Kon takttrockner kann chargenweise betrieben werden. Eine be vorzugte Arbeitsweise ist jedoch der kontinuierliche Be trieb.

In einigen betrieblichen Situationen kann es gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 7 notwendig werden, einen Teil der in der zweiten Trocknungsstufe gewonnenen End produkte mit den aus der ersten Trocknungsstufe herausge führten Produkten zu mischen, um sie der zweiten Trock nungsstufe zuzuführen. Das zurückgeführte Produkt wird ggf. noch zerkleinert und vor seinem Eintritt in die Zwi schenstufe mit dem Produkt der ersten Trocknungsstufe ge mischt.

Die Lösung des der Erfindung zugrundeliegenden gegen ständlichen Teils der Aufgabe besteht im Kennzeichen des Patentanspruchs 8.

Hierbei kann der insbesondere aus einem Dünnschichttrock ner gebildete Kontakttrockner der ersten Trocknungsstufe mit aus Dampf, Druckwasser oder Wärmeträgeröl bestehendem Fluid zur Übertragung von Wärme durch Kontakt beauf schlagt werden. Er kann unter atmosphärischen Bedingungen bzw. unter Unterdruck oder Überdruck arbeiten. Bevorzugt wird jedoch eine Druckdifferenz oder Differenz in der Verdampfungstemperatur zwischen der ersten Trocknungs stufe und der zweiten Trocknungsstufe vorgesehen. Hiermit ist eine sehr wirtschaftliche Abwärmenutzung gegeben. Diese führt zur Integration einer Zwischenstufe in Form einer Schleuse zwischen dem Kontakttrockner in der ersten Trocknungsstufe und dem Trockner in der zweiten Trock nungsstufe. Diese Schleuse kann nunmehr in vorteilhafter Weise als Preßagglomerationseinrichtung für die den Kon takttrockner verlassenden Produkte ausgebildet werden. Hierdurch wird auch das Staubproblem gelöst, da beim Ver pressen von feuchten Produkten die Nachteile der Preß agglomeration von Trockenprodukten nicht auftreten. Eine die Schleusenfunktion und die Formgebungsfunktion zugleich erfüllende Zwischeneinheit besteht in einer Schneckenpresse, die direkt an den Produktausgang des Kontakttrockners geflanscht wird. Hierbei kann durch eine Überwachung des Drehmoments der Schneckenpresse ein An haltswert für den erreichten Trockensubstanzgehalt er zielt werden. Die Schneckenpresse besitzt ggf. einen Stopfteil und preßt die Produkte durch eine Lochscheibe, so daß Stränglinge entstehen. Diese Stränglinge können, sofern erforderlich, mit einer integrierten Schneidvor richtung in Pellets zerteilt werden. Statt einer Schneckenpresse kann als Preßagglomerationseinrichtung für die die erste Trocknungsstufe verlassenden Produkte z. B. auch eine Strangpresse, ein Haas-Granulator, eine Schwenkpresse, eine Lochwalzenpresse oder eine Koller presse eingesetzt werden.

Damit die insbesondere druckbedingte Schleusenfunktion zwischen der ersten Trocknungsstufe und der zweiten Trocknungsstufe einwandfrei aufrechterhalten wird, ist das Fördersystem zwischen diesen beiden Trocknungsstufen gegenüber der Umgebung abgeschottet. Als Fördersysteme können z. B. Fallrohre, Rohrketten-, Schnecken- oder Be cherförderer zum Einsatz gelangen.

Bei der Trocknung der Produkte im Kontakttrockner der er sten Trocknungsstufe entsteht im Produktraum Brüden. Die ser Brüden wird aus dem Produktraum mittels einer Leitung abgeführt und über einen Wärmetauscher geleitet, der an dererseits bevorzugt im indirekten Austausch mit dem Gas zur Übertragung von Wärme durch Konvektion für den Trock ner in der zweiten Trocknungsstufe in Kontakt steht.

Die weitgehend entwässerten Endprodukte werden mit einem Austragssystem, wie z. B. einem Zellenrad, aus der zweiten Trocknungsstufe ausgetragen. Ggf. kann sich eine Kühlung des Endproduktes anschließen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der grundsätzlichen ge genständlichen Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 8 be steht in den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Als Konvek tionstrockner kann z. B. ein Horden-, Band-, Wirbel schicht-, Fließbett-, Drehtrommel-, Schacht-, Strom- oder Tellertrockner eingesetzt werden. Ein solcher Konvekti onstrockner kann chargenweise oder bevorzugt kontinuier lich betrieben werden.

Durch die Anordnung von zusätzlichen Kontaktheizflächen am Konvektionstrockner gemäß den Merkmalen des Pa tentanspruchs 10 kann die Trocknung der Produkte be schleunigt werden. Die zusätzlichen Kontaktheizflächen können hierbei im Produktraum in Form von Platten oder Rohren angeordnet sein. Denkbar ist aber auch eine Behei zung des Gehäuses des Konvektionstrockners. Das insbeson dere mit Hilfe einer Pumpe im geschlossenen Kreislauf ge förderte Fluid zur Übertragung von Wärme durch Kontakt wird vorzugsweise aus Wasser oder Wärmeträgeröl gebildet. Dieses Übertragungsfluid durchläuft einen Wärmeaustau scher, der mit dem in der ersten Trocknungsstufe entste henden Brüden im indirekten Wärmeaustausch beaufschlagt wird. Die Kontaktheizflächen können allerdings auch di rekt mit Brüden aus der ersten Stufe beaufschlagt werden.

Wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 11 der Kon vektionstrockner von einem im geschlossenen Kreislauf ge führten Gas zur Übertragung von Wärme durch Konvektion beaufschlagt, so ist in diesen Kreislauf ein Wärmeaustau scher eingegliedert, mit dessen Hilfe Brüden aus der er sten Trocknungsstufe genutzt werden kann, um im indirek ten Wärmeaustausch das Übertragungsgas zu erhitzen. Als Übertragungsgas dient z. B. überhitzter Dampf, Rauchgas, inertes Gas oder in bevorzugter Weise Luft. Dieses wird mittels eines Gebläses im Kreislauf gehalten und von die sem durch den Wärmeaustauscher gefördert.

Unter Benutzung der Merkmale des Patentanspruchs 12 kann das den Konvektionstrockner verlassende Gas zur Übertra gung von Wärme durch Konvektion durch Abkühlen von einem Teil der Wasserbeladung befreit werden. Die Beaufschla gung des Kondensators oder Wäschers auf der Kühlseite er folgt bevorzugt entweder im Frischwasserbetrieb, im Frischluftbetrieb oder im Kreislaufbetrieb mit externer Kühlung. Das bei der Kühlung entstehende Kondensat wird in bevorzugter Weise mittels einer Pumpe weggefördert. Bei Verwendung von überhitztem Dampf als Konvektionsgas wird der Wäscher nicht in den Kreislauf des Konvektions gases, sondern in die Abluftleitung montiert.

Das im Patentanspruch 13 aufgeführte Regelventil dient zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckniveaus im Konvektionstrockner. Zu diesem Zweck wird von einem zwei ten, in Reihe hinter dem Regelventil liegenden Gebläse eine sehr geringe Abluftmenge über das Regelventil abge saugt. In diversen Einsatzfällen kann es hierbei notwen dig sein, diese Abluftmenge anschließend noch zu kühlen. Sofern die Abluftleitung statt vor dem Gebläse zur Förde rung des Trocknungsgases hinter dem Gebläse abzweigt, kann auf das zweite Gebläse verzichtet werden.

Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 14 kann zwischen dem Produktausgang des Kontakttrockners der er sten Trocknungsstufe und der Preßagglomerationseinrich tung ein über eine Schleuse mit dem Produktausgang des Konvektionstrockners der zweiten Trocknungsstufe verbun dener Produktmischer eingeschaltet sein. Diese Anordnung ist dann von Vorteil, wenn unter bestimmten Einsatzfällen eine Rückmischung des Endprodukts aus dem Konvektions trockner mit dem Produkt aus dem Kontakttrockner notwen dig ist. Zu diesem Zweck kann dann am Produktausgang des Konvektionstrockners eine Absiebeinheit oder eine Ab zweigeinheit angeordnet sein. Das zurückzuführende Pro dukt wird anschließend über ein geeignetes Fördersystem, dem ein Schleusensystem, wie z. B. ein Zellenrad, nachge schaltet ist, in den Produktmischer eingeschleust. In manchen Fällen kann eine Zerkleinerung der Formkörper vor dem Einschleusen in den Produktmischer erforderlich sein.

Gemäß der Ausführungsform des Patentanspruchs 15 ist in der zweiten Trocknungsstufe ein bei niedrigerem Druck als in der ersten Trocknungsstufe arbeitender Kontakttrockner angeordnet. Bei diesem Kontakttrockner handelt es sich z. B. um einen Kontaktband-, Teller- oder Schneckentrock ner. Diese Trocknertypen gewährleisten eine schonende Trocknung der Formkörper mit dem Ziel der Auf rechterhaltung ihrer Form. Die im Produktraum entstehen den Brüden oder die durch eine Kondensation nicht konden sierbaren Stoffe werden mittels eines Gebläses abgesaugt. Dabei kann durch ein einstellbares Ventil der Druck im Kontakttrockner geregelt werden. Der Kontakttrockner kann chargenweise oder bevorzugt kontinuierlich betrieben wer den.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun gen dargestellten Ausführungsbeispielen für die Trocknung von Klärschlamm näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1-4 in jeweils schematischer Darstellung vier verschiedene Ausführungsformen einer Vorrich tung zur Reduzierung des Wassergehalts von Klärschlamm.

Mit 1 ist bei den Vorrichtungen V1 der Fig. 1, V2 der Fig. 2, V3 der Fig. 3 und V4 der Fig. 4 jeweils ein Kontakttrockner in Form eines Dünnschichttrockners als Bestandteil einer ersten Trocknungsstufe TS1 bezeichnet. Diesem Kontakttrockner 1 wird mechanisch vorentwässerter kommunaler Klärschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von 15% bis 35% mittels einer in eine Leitung 2 einge gliederten Pumpe 3 zugefördert.

Der Kontakttrockner 1 wird mit Dampf, Druckwasser oder Wärmeträgeröl beheizt, der im indirekten Wärmeaustausch mit dem Klärschlamm durch den Kontakttrockner 1 strömt. Der Eingang des Wärmeträgermediums ist mit 4 und der Aus gang des Wärmeträgermediums mit 5 bezeichnet.

Aufgrund des indirekten Kontakts des Klärschlamms mit dem Wärmeträgermedium entsteht im Produktraum 6 des Kon takttrockners 1 Brüden.

An den Produktausgang 7 des Kontakttrockners 1 der Vor richtungen V1, V2 und V4 ist eine Preßagglomerationsein richtung 8 als Bestandteil einer Zwischenstufe ZWS dicht geflanscht. In dieser Preßagglomerationseinrichtung 8 werden die den Kontakttrockner 1 mit einem Trockensub stanzgehalt von 40% bis 60% verlassenden Produkte zu Formkörpern verpreßt. Die Überwachung des Drehmoments der Preßagglomerationseinrichtung 8 kann dabei einen Anhalts wert für den erreichten Trockensubstanzgehalt liefern. Bei der Vorrichtung V3 gemäß Fig. 3 ist die Preßagglome rationseinrichtung 8 nicht direkt an den Produktausgang 7 des Kontakttrockners 1 geflanscht. Vielmehr ist zwischen den Produktausgang 7 und die Preßagglomerationseinrich tung 8 ein nachstehend noch näher erläuterter Produktmi scher 9 eingegliedert.

Von der Preßagglomerationseinrichtung 8 werden die Form körper mittels eines zur Umgebung hin abgekapselten För derers 10 in einen Konvektionstrockner 11 (Fig. 1 bis 3) bzw. in einen Kontakttrockner 12 (Fig. 4) als Be standteil einer zweiten Trocknungsstufe TS2 gefördert. In den Trocknern 11, 12 erfolgt die Reduzierung des Wasser gehalts bis auf einen Endtrocknungsgehalt von 80% bis 95%. Die getrockneten Endprodukte werden über ein Zel lenrad 13 ausgetragen und anschließend, soweit erforder lich, gekühlt (Fig. 1 bis 4).

Desweiteren lassen die Fig. 1 bis 3 erkennen, daß der Konvektionstrockner 11 mit im Produktraum 14 angeordneten Kontaktheizflächen 15 versehen ist, die einen Bestandteil eines geschlossenen Kreislaufs 16 bildet, welcher das Fluid zur Übertragung von Wärme durch Kontakt führt. Als Heizmedium kann Wasser oder Wärmeträgeröl zum Einsatz ge langen. Eine in den Kreislauf 16 eingegliederte Pumpe 17 ist bei flüssigen Heizmedien notwendig.

Neben der Pumpe 17 ist ein Wärmeaustauscher 18 in den Kreislauf 16 integriert, der andererseits mit dem im Kon takttrockner 1 der Trocknungsstufe TS1 entstehenden Brü den beaufschlagt wird. Die Brüdenleitung zwischen dem Kontakttrockner 1 und dem Wärmeaustauscher 18 ist mit 19 bezeichnet. Der Ausgang des Wärmeaustauschers 18 auf der Primärseite trägt das Bezugszeichen 20.

Wenn der Kontakttrockner 1 der Trocknungsstufe TS1 im Überdruck arbeitet und der Konvektionstrockner 11 der Trocknungsstufe TS2 unter atmosphärischen Bedingungen be trieben wird, übernimmt die in der Zwischenstufe ZWS an geordnete Preßagglomerationseinrichtung 8 sowie der För derer 10 zwischen der Preßagglomerationseinrichtung 8 und dem Konvektionstrockner 11 sowohl eine Formgebungs- und Förderfunktion als auch eine Schleusenfunktion.

Bei der Ausführungsform der Vorrichtung V1 der Fig. 1 wird der Konvektionstrockner 11 mit Frischluft betrieben. Die ausreichend temperierte Frischluft tritt bei 21 in den Konvektionstrockner 11 ein, gelangt im Konvektions trockner 11 in direkte Berührung mit den hierin befindli chen Formkörpern, so daß bei 22 ein Gemisch aus Luft und verdampfter Phase des Klärschlamms den Konvektionstrock ner 11 verläßt.

Bei den Vorrichtungen V2 der Fig. 2 und V3 der Fig. 3 werden die Konvektionstrockner 11 mit aufgeheizter Luft beaufschlagt. Die Luft wird im Kreislauf 23 geführt. Die Förderung erfolgt über ein Gebläse 24.

Mit Hilfe des Gebläses 24 wird die Luft durch einen Wär meaustauscher 25 gedrückt, in welchem die Luft erwärmt wird. Der Wärmeaustauscher 25 wird ebenfalls von dem Brü den beaufschlagt, der bei der Trocknung des Klärschlamms im Kontakttrockner der Trocknungsstufe TS1 entsteht. Da bei ist die Leitung 19 auch an den Wärmeaustauscher 25 angeschlossen. Der Ausgang des Wärmeaustauschers 25 auf der Primärseite trägt das Bezugszeichen 26.

Das den Konvektionstrockner 11 bei 27 verlassende Gemisch aus verdampfter Phase des Klärschlamms und Luft wird durch Abkühlung in einem Wäscher 28 von einem Teil der Wasserbeladung befreit. Wie die Fig. 2 und 3 deutlich zeigen wird der Wäscher 28 über eine Leitung 29 auf der Kühlseite mit Frischwasser beaufschlagt. Das bei der Küh lung im Wäscher 28 entstehende Kondensat und das Frisch wasser werden mit einer Pumpe 30 weggefördert.

Zur Aufrechterhaltung des Druckniveaus im Konvektions trockner 11 wird über ein Regelventil 31 von einem Ge bläse 32 eine verhältnismäßig geringe Menge Luft abge saugt. Diese Luft kann anschließend noch gekühlt werden.

Im Falle der Vorrichtung V3 der Fig. 3 wird das den Kon vektionstrockner 11 über den Produktausgang 33 verlas sende Endprodukt in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein Teil wird über die Leitung 34 ausgetragen, während der andere Teil über die Leitung 35 über ein in diese Leitung 35 eingegliedertes Zellenrad 36 in den Produktmischer 9 ein gebracht wird. Im Produktmischer 9 werden die Endprodukte aus dem Konvektionstrockner 11 mit den Produkten aus dem Kontakttrockner 1 vermischt.

Bei der Vorrichtung V4 gemäß. Fig. 4 ist - wie bereits ausgeführt - in der zweiten Trocknungsstufe TS2 ein bei niedrigerem Druck als in der ersten Trocknungsstufe ar beitender Kontakttrockner 12 vorgesehen. Der Kon takttrockner 12 ist z. B. als Kontaktband-, Teller- oder Schneckentrockner ausgebildet.

Die aus der Preßagglomerationseinrichtung 8 über den För derer 10 in den Kontakttrockner 12 eingeführten Formkör per stehen mit einem Heizmedium in indirektem Kontakt, das entsprechend den Vorrichtungen V1 bis V3 im Kreislauf geführt ist.

Der im Produktraum 37 des Kontakttrockners 12 der zweiten Trocknungsstufe TS2 entstehende Brüden wird mit einem Ge bläse 38 abgesaugt. Mittels eines Ventils 39 kann der Druck im Kontakttrockner 12 eingestellt werden. Der Kon takttrockner 12 kann absatzweise oder kontinuierlich be aufschlagt werden. Der Brüden wird in den meisten Fällen allerdings zuerst kondensiert und nur die nicht konden sierbaren Anteile abgesaugt.

Bezugszeichenaufstellung

1 Kontakttrockner
2 Leitung für das Eintragsprodukt
3 Pumpe in der Leitung 2
4 Eingang Heizmedium v. 1
5 Ausgang Heizmedium v. 1
6 Produktraum v. 1
7 Produktausgang v. 1
8 Preßagglomerationseinrichtung
9 Produktmischer
10 Förderer
11 Konvektionstrockner
12 Kontakttrockner
13 Austragsschleuse aus 11 o. 12
14 Produktraum v. 11
15 Kontaktheizflächen
16 Kreislauf des Kontaktheizmediums v. 11
17 Pumpe im Kreislauf 16
18 Wärmeaustauscher f. das Kontaktheizmedium v. 11
19 Brüdenleitung v. 1
20 Ausgang Heizmedium v. 18
21 Frischlufteingang v. 11
22 Ausgang des Konvektionsmediums v. 11
23 Kreislauf des Konvektionsmediums v. 11
24 Gebläse im Konvektionskreislauf 23
25 Wärmeaustauscher des Konvektionsmediums v. 11
26 Ausgang Heizmedium v. 25
27 Ausgang des Konvektionsmediums v. 11
28 Wäscher
29 Leitung Frischwasser
30 Pumpe Abwasser
31 Regelventil in der Abluftleitung 42
32 Gebläse in der Abluftleitung 42
33 Produktausgang v. 11 o. 12
34 Leitung f. getrocknetes Endprodukt
35 Leitung f. Trockengutrückführung
36 Zellenrad zum Einschleusen in 9
37 Produktraum v. 12
38 Gebläse in der Abluftleitung 42
39 Regelventil in der Abluftleitung 42
40 Produkteingang v. 11 o. 12
41 Produktausgang v. 11 o. 12
42 Abluftleitung v. 11 o. 12
TS1 erste Trocknungsstufe
TS2 zweite Trocknungsstufe
V1 Vorrichtung
V2 Vorrichtung
V3 Vorrichtung
V4 Vorrichtung
ZWS Zwischenstufe

Claims

1. Verfahren zur Reduzierung des Flüssigkeitsgehalts von Gemischen von Feststoffen und Flüssigkeiten, bei welchem die Produkte meistens zunächst vorentwässert und dann in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Trocknungsstufen flüssigen Phase getrocknet werden, wobei in der ersten Trocknungsstufe (TS1) ein Kontakttrockner (1) eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der ersten Trocknungsstufe (TS1) herausgeführten Pro dukte anschließend in einer Zwischenstufe (ZWS) zu Form körpern verpreßt, dann in einem geschlossenen Fördersy stem (10) dem Trockner (11, 12) der zweiten Trocknungs stufe (TS2) zugeleitet und in diesem formerhaltend bis auf den Endtrocknungsgehalt weiter getrocknet werden, wo bei mit der während der Trocknung in der ersten Trock nungsstufe (TS1) anfallenden Abwärme der Trockner (11, 12) der zweiten Trocknungsstufe (TS2) beheizt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsstufen (TS1, TS2) mit Druckdifferenz betrieben werden oder die Trocknung bei unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Trock nungsstufe (TS2) ein Konvektionstrockner (11) eingesetzt und mit einem durch die Abwärme aus der ersten Trock nungsstufe (TS1) aufgeheizten Frischgas oder einem im ge schlossenen Kreislauf (23) geführten gas- oder dampf förmigen Konvektionsfluid beaufschlagt wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Konvektionstrockner (11) mit durch die Abwärme aus der ersten Trocknungsstufe (TS1) direkt oder indirekt temperierte Kontaktheizflächen (15) vorgesehen werden.

5. Verfahren nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsatz des Konvek tionsfluids Luft die Sauerstoffkonzentration in der Luft durch katalytische Oxidation oder durch Zugabe von Sauer stoff reduzierenden Chemikalien oder durch Verbrennung von Heizstoffen reduziert wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Trock nungsstufe (TS2) ein bei niedrigerem Druck als in der er sten Trocknungsstufe (TS1) betriebener Kontakttrockner (12) eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Trocknungsstufe (TS2) gewonnene Endprodukte mit aus der ersten Trocknungsstufe (TS1) herausgeführten Pro dukten gemischt werden, um sie der zweiten Trocknungs stufe (TS2) zuzuführen.

8. Vorrichtung zur Reduzierung des Flüssigkeitsgehalts von Gemischen von Feststoffen und Flüssigkeiten, welche in zwei nacheinander beschickbaren Trocknungsstufen (TS1, TS2) jeweils einen mit einem entsprechend temperierten Trocknungsfluid beaufschlagbaren Trockner (1; 11, 12) aufweist, von denen der in der ersten Trocknungsstufe (TS1) angeordnete Trockner als Kontakttrockner (1) ausge bildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Produktausgang (7) des Kontakttrockners (1) der ersten Trocknungsstufe (TS1) eine Preßagglomerationsein richtung (8) für die den Kontakttrockner (1) verlassenden Produkte nachgeschaltet ist, welche mittels eines gegen über der Umgebung abgeschotteten Fördersystems (10) mit dem Produkteingang (40) des Trockners (11, 12) der zwei ten Trocknungsstufe (TS2) verbunden ist, wobei der Brüden des Kontakttrockners (1) der ersten Trocknungsstufe (TS1) das Wärmeträgermedium des Trockners (11, 12) der zweiten Trocknungsstufe (TS2) erwärmt oder als Wärmeträgermedium für den Trockner (11, 12) der zweiten Trocknungsstufe (TS2) dient.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockner der zweiten Trocknungsstufe (TS2) als Konvektionstrockner (11) ausge bildet ist.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Kon vektionstrockner (11) durch Abwärme der ersten Trock nungsstufe (TS1) direkt oder indirekt beheizte Kontaktheizflächen (15) vorgesehen sind, wobei bei indi rekter Beheizung die Wärmeübertragung mit einem Wärmeaus tauscher (18) erfolgt.

11. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kon vektionstrockner (11) von einem im geschlossenen Kreis lauf (23) geführten Konvektionsfluid beaufschlagbar ist und die Nutzung der Abwärme des in der ersten Trocknungs stufe (TS1) befindlichen Kontakttrockners (1) über einen in den Kreislauf (23) integrierten Wärmeaustauscher (25) erfolgt.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kreislauf (23) des Konvektionsgases oder in der Abluftleitung ein Kon densator oder Wäscher (28) eingegliedert ist.

13. Vorrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Kondensator oder Wäscher (28) oder dem Gebläse (24) eine Abluftlei tung (42) mit einem Regelventil (31) abzweigt.

14. Vorrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der in der zweiten Trocknungsstufe (TS2) vorgesehene Trockner als ein bei niedrigerem Druck als in der ersten Trocknungsstufe ar beitender Kontakttrockner (12) ausgebildet ist, an dessen Produktraum (37) in Reihe ein einstellbares Ventil (39) sowie ein Gebläse (38) zur dosierten Absaugung der Brüden oder zur dosierten Absaugung der nach erfolgter Kondensa tion nicht kondensierbaren Stoffe angeschlossen sind.

15. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Produktausgang (7) des Kontakttrockners (1) der er sten Trocknungsstufe (TS1) und der Preßagglomerationsein richtung (8) ein über eine Schleuse (36) mit dem Pro duktausgang (41) des Trockners (11, 12) der zweiten Trocknungsstufe (TS2) verbundener Produktmischer (9) ein geschaltet ist.