DE4217729A1

DE4217729A1 - Verfahren und anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen

Info

Publication number: DE4217729A1
Application number: DE4217729A
Authority: DE
Inventors: Eckart Dipl Ing Neubert; Bernd Dr Rer Nat Dahm; Reinhard Dr Ing Asmus; Klaus-Dieter Dipl Ing Schmeer; Juergen Froelich
Original assignee: DESSAU ZEMENT MASCHBAU GmbH
Current assignee: HUMBOLDT WEDAG ZAB GMBH, 06847 DESSAU, DE
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1993-12-02
Also published as: DE59302568D1; EP0571722B1; EP0571722A2; ATE138177T1; EP0571722A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen, insbesondere von Klärschlämmen, wobei die Abfallstoffe nach mechanischer und thermischer Entwässerung verbrannt werden.

Durch die ständig steigenden Anforderungen an die Abwasserreinigung erhöht sich die Menge an Klärschlamm. Im Jahre 2000 ist von ca. 3,3 Mill. Tonnen Trockensubstanz auszugehen, die entsorgt bzw. verwertet werden müssen.

Eine Deponierung wird für die Zukunft aus zwei Gründen schwieriger. Erstens wird die Schaffung von genügend Deponieraum immer problematischer, und zweitens wird die Ablagerung organischer Substanzen nach Einführung der TA Siedlungsabfall immer mehr eingeschränkt.

Die Akzeptanz für eine landwirtschaftliche Nutzung ist auf Grund der Schadstoffgehalte kaum gegeben. Für diese Art der Verwertung kommen somit nur wenig belastete Klärschlämme in Frage. Somit bietet sich als einzige Alternative die thermische Verwertung an.

Zur thermischen Verwertung von Klärschlämmen sind eine Vielzahl von Verfahren entwickelt worden, bei denen die Klärschlämme nach einer Trocknung verbrannt werden. Die dabei entstandene Abwärme wird teilweise zur Gewinnung von Nutzenergie und teilweise zur Trocknung des Klärschlammes verwendet.

Diese Verfahren haben den Nachteil, daß der Verbrennung des getrockneten Schlammes eine aufwendige Rauchgaswäsche nachgeschaltet werden muß. Ferner entstehen bei der Schlammtrocknung geruchsbelästigende Brüden, deren Geruchsstoffe kostenaufwendig beseitigt werden müssen.

Zur Beseitigung dieser Nachteile ist es gemäß der DE 35 42 004 bekannt, Schlämme aus Kläranlagen beim Zementherstellungsprozeß thermisch zu verwerten. Dabei werden die Schlämme mit einem Teil der bei der Zementklinkerkühlung anfallenden heißen Abluft getrocknet und danach dem Zementklinkerherstellungsprozeß als Sekundärbrennstoff zugeführt. Durch die hohen Betriebstemepraturen ist eine sichere Entsorgungsgmöglichkeit der Klärschlämme gegeben. Die in den Klärschlämmen enthaltenen Schadstoffe werden immobil im erzeugten Zementklinker eingebunden.

Nachteilig dabei ist, daß für die Klärschlämme teilweise lange Anfahrtswege benötigt werden, um sie in einem Zementwerk verwerten zu können. Außerdem werden durch die Hg- und Cl-Gehalte des Klärschlammes die Einsatzgrenzen für die Zugabe des Klärschlammes als Sekundärbrennstoff beim Zementherstellungsprozeß bestimmt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und die dazugehörige anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen, insbesondere von Klärschlämmen, zu entwickeln, mit dem wirtschaftlich und ohne zuzätzliche Belastung der Umwelt eine vollständige Verbrennung der organischen Schad- und Geruchstoffe bei einer hohen Verfügbarkeit der Anlage erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Abfallstoffe, insbesondere Klärschlamm, nach mechanischer Entwässerung und thermischer Trocknung durch heiße Umluft aufgemahlen und danach in einem Pulsationsreaktor pulsierend verbrannt werden, wobei die Abfallstoffe gleichzeitig als ein Teil des Brennstoffbedarfs für die pulsierende Verbrennung dienen.

Ein Teil der thermisch getrockneten Abfallstoffe mit einer Korngröße <1 mm wird als Rückführgut dem Prozeß nach der mechanischen Entwässerung wieder aufgegeben, um sie dort mit dem entwässerten Naßschlamm zu einem homogenen rieselfähigen Gut zu verarbeiten.

Die Umluft zur thermischen Trocknung des rieselfähigen Gutes wird durch indirekten Wärmetausch mit den Abgasen der pulsierenden Verbrennung aufgeheizt und einem Drehrohrtrockner zugeführt.

Die anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen besteht aus einem Drehrohrtrockner zur thermischen Trocknung des bereits vorher mechanisch entwässerten und rieselfähig gemachten Gutes, dem materialseitig eine Aufbereitungsanlage und gasseitig ein Grobabscheider, ein Filter und ein Kondensator nachgeschaltet sind.

Die Aufbereitungsanlage besteht aus einer an sich bekannten Mahlanlage zur Aufmahlung der thermisch getrockneten Abfallstoffe. Ein Teil der thermisch getrockneten Abfallstoffe mit einer Korngröße <1 mm wird mittels einer Siebmaschine oder einem Sichter abgeschieden und über eine Materialleitung dem materialseitig dem Drehrohrtrockner vorgeschalteten Doppelwellenmischer als Rückführgut zugeführt. Der in einer Rührwerkskugelmühle oder Federrollenmühle aufgemahlene thermisch getrocknete Abfallstoff wird über ein Zwischensilo dem nachgeschalteten Pulsationsreaktor zur Verbrennung aufgegeben.

Die heißen Abgase, die bei der Abfallverbrennung im Pulsationsreaktor entstehen, werden über eine Leitung einem Rekuperator zugeführt, in den ebenfalls die Umluftleitung von dem Kondensator mündet. Die im Rekuperator indirekt aufgeheizte Umluft von dem Kondensator wird über eine Rohrleitung dem Drehrohrtrockner wieder zugeführt. Die Abgase des Pulsationsreaktors werden nach verlassen des Rekuperators einer Abgasreinigung aufgegeben.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß durch den einfachen und robusten Aufbau einer Trocknungsanlage mit indirekt beheiztem Drehrohrtrockner eine hohe Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Anlage erreicht wird. Außerdem wird durch die anlagentechnische Schaltung ein durchgehender Betrieb ohne dauernde Bedienung der Anlage erzielt. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und der Anlage wird auch dadurch erreicht, daß die fühlbare Wärme der bei der Verbrennung der Abfallstoffe entstehenden heißen Abgase durch indirekten Wärmetausch mit der Umluft des Trocknerkreislaufes genutzt werden kann. Außerdem wird der für die Verbrennung der Abfallstoffe benötigte Brennstoff teilweise oder gänzlich durch die Abfallstoffe selbst geliefert, so daß auch eine wirtschaftliche Verbrennung der Abfallstoffe erfolgt.

Durch die hohen Temperaturen im Pulsationsreaktor erfolgt eine vollständige Verbrennung der organischen Schad- und Geruchsstoffe mit einem geringen Ascheanfall, der dann problemlos deponiert werden kann. Schwermetalle werden immobil in der Asche eingelagert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der lufttechnischen Trennung des Trocknerkreislaufes von dem Heizkreislauf zur Verbrennung der Abfallstoffe.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 die erfindungsgemäße anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen,

Fig. 2 eine Variante der erfindungsgemäßen Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen.

Gemäß Fig. 1 wird der zu verwertende Klärschlamm in einer nicht dargestellten bekannten Entwässerungseinrichtung mechanisch entwässert. In einem Doppelwellenmischer 7 wird der mechanisch entwässerte Naßschlamm mit bereits thermisch getrocknetem Klärschlamm, der eine Korngröße <1 mm besitzt, zu einem homogenen rieselfähigen Gut vermischt. Dieser rieselfähige Klärschlamm wird zur thermischen Trocknung einem speziell für Klärschlamm modifizierten Drehrohrtrockner 8 aufgegeben, in dem er durch heiße Umluft konvektiv getrocknet wird.

Die mit Wasserdampf beladenen Brüden werden in einem Grobabscheider 10 und einem Filter 11 von dem mit der Umluft mitgerissenen thermisch getrocknetem Material getrennt. Die gereinigten Brüden werden in einem nachgeschalteten Kondensator 12 abgekühlt. Dabei geben sie den Großteil ihrer Wasserbeladung ab. Das abfließende Kondensat wird zurück in die Kläranlage geführt.

Das im Grobabscheider 10 abgeschiedene Material wird über eine Materialleitung dem aus dem Drehrohrtrockner 8 kommenden Material zugeführt. In einer dem Drehrohrtrockner materialseitig nachgeschalteten Siebmaschine 9 erfolgt eine Trennung des thermisch getrockneten Klärschlammes in eine oder mehrere Kornfraktionen. Die abgesiebte Kornfraktion <1 mm wird zusammen mit dem im Filter 11 abgeschiedenen Material als Rückführgut dem Doppelwellenmischer 7 aufgegeben.

Die in der Siebmaschine 9 anfallende gröbere Fraktion <1 mm wird einem Vorratssilo 1 zugeführt. Nach Aufmahlung des thermisch getrockneten Klärschlammes mit einer Korngröße 1 mm in einer Rührwerkskugelmühle 2 wird das aufbereitete Material über ein Zwischensilo 3 zur Verbrennung einem Pulsationsreaktor 4 aufgegeben, wobei der getrocknete Klärschlamm gleichzeitig einen Teil des für die Trocknung benötigten Brennstoffes ersetzt. Infolge der hohen Temperaturen erfolgt eine vollständige Verbrennung der organischen Schad- und Geruchsstoffe im Pulsationsreaktor 4.

Als Verbrennungsluft für die pulsierende Verbrennung wird dem Pulsationsreaktor 4 Frischluft und der Teil der vom Kondensator 12 abgeführten Trocknerluft zugeführt, der nicht unmittelbar zur Trocknung benötigt wird.

Nach der Verbrennung des Klärschlammes wird die anfallende Asche aus dem System ausgetragen und die heißen Rauchgase einem Rekuperator 5 zugeführt. Im Rekuperator 5 gibt das heiße Rauchgas seine fühlbare Wärme durch indirekten Wärmetausch an die von dem Kondensator 12 kommende Trocknerluft ab. Die aufgeheizte Trocknerumluft wird wieder dem Drehrohrtrockner 8 und die abgekühlten Rauchgase von der pulsierenden Verbrennung werden einer Abgasreinigung 6 zugeführt.

Die Fig. 2 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Schaltung zur Trocknung und Verbrennung des Klärschlammes. Der wesentliche Unterschied gegenüber der Variante 1 besteht darin, daß die Aufmahlung des thermisch getrockneten Klärschlammes in einer Federrollenmühle 13 an Stelle der Rührwerkskugelmühle 2 erfolgt. Dabei wird der im Drehrohrtrockner 8 thermisch getrocknete Klärschlamm über eine Materialleitung einer Federrollenmühle 13 zur Aufmahlung aufgegeben. Über ein Becherwerk 14 gelangt der aufgemahlene Klärschlamm in einen Umluftsichter 15, wobei die im Umluftsichter 15 abgeschiedenen Grieße einem Förderer 16 zugeführt werden. Dabei wird eine Teilmaterialmenge als Rückführgut dem Doppelwellenmischer 7 aufgegeben während der andere Teil der Federrollenmühle 13 wieder zugeführt wird.

Das im Grobabscheider 10 und im Filter 11 abgeschiedene Material gelangt über eine gemeinsame Materialleitung in das Becherwerk 14 und/oder in das dem Umluftsichter 15 nachgeschaltete Zwischensilo 3.

Das aufbereitete Material aus dem Zwischensilo 3 wird, wie in Variante 1 beschrieben, zur Verbrennung einem Pulsationsreaktor 4 aufgegeben, wobei ebenfalls die heißen Rauchgase des Pulsationsreaktors 4 zum indirekten Wärmetausch mit der Trocknerumluft genutzt werden.

Verfahren und anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Vorratssilo
2 Rührwerkskugelmühle
3 Zwischensilo
4 Pulsationsreaktor
5 Rekuperator
6 Abgasreinigung
7 Doppelwellenmischer
8 Drehrohrtrockner
9 Siebmaschine
10 Grobabscheider
11 Filter
12 Kondensator
13 Federrollenmühle
14 Becherwerk
15 Umluftsichter
16 Förderer

Claims

1. Verfahren zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen, insbesondere Klärschlamm, wobei die Abfallstoffe nach mechanischer und thermischer Entwässerung verbrannt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die thermisch getrockneten Abfallstoffe aufgemahlen und danach in einem Reaktor pulsierend verbrannt werden, und daß ein Teil der thermisch getrockneten Abfallstoffe mit einer Korngröße <1 mm als Rückführgut dem Prozeß nach der mechanischen Entwässerung wieder aufgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmeenergie der Abgase der pulsierenden Verbrennung durch indirekten Wärmetausch als Trocknungsenergie verwendet wird.

3. Anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen, insbesondere von Klärschlamm, unter Verwendung von mechanischen Entwässerungseinrichtungen, thermischen Trocknungseinrichtungen, wie Drehrohrtrockner, und einer Verbrennungseinrichtung, gekennzeichnet dadurch, daß dem Drehrohrtrockner (8) materialseitig eine an sich bekannte Mahlanlage, ein Zwischensilo (3) und ein Pulsationsreaktor (4) und gasseitig ein Grobabscheider (10), ein Filter (11) und ein Kondensator (12) nachgeschaltet sind, und daß die Abgasleitung des Pulsationsreaktors (4) und die Umluftleitung der Brüdenkondensation (12) in einen Rekuperator (5) münden, in dem das Trocknergas von dem Kondensator (12) durch indirekten Wärmetausch aufgeheizt und über eine zwischen Rekuperator (5) und Drehrohrtrockner (8) angeordnete Rohrleitung dem Drehrohrtrockner (8) zugeführt wird.

4. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß eine Teilabgasleitung von dem Kondensator (12) in die Verbrennungsluftzuführungsleitung des Pulsationsreaktors (4) mündet.

5. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die dem Drehrohrtrockner (8) nachgeschaltete Mahlanlage aus einer Siebmaschine (9) mit nachgeschaltetem Vorratssilo (1) und Rückwerkskugelmühle (2) besteht.

6. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Siebmaschine (9) zur Abführung der Abfallstoffe 1 mm über eine Materialleitung mit dem Vorratssilo (1) verbunden ist.

7. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Materialleitung des Filters (11) und die Materialleitung der Siebmaschine (9), in der die Kornfraktion <1 mm abgeführt wird, gemeinsam in dem materialseitig vor dem Drehrohrtrockner (8) angeordneten Doppelwellenmischer (7) münden.

8. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Materialleitung des Grobabscheiders (10) in die zwischen Drehrohrtrockner (8) und Siebmaschine (9) angeordnete Materialleitung mündet.

9. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die dem Drehrohrtrockner (8) nachgeschaltete Mahlanlage aus einer Federrollenmühle (13) mit nachgeschaltetem Sichtaggregat, beispielsweise Becherwerk (14) und Umluftsichter (15), besteht.

10. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3, 4 und 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Materialleitungen des Grobabscheiders (10) und des Filters (11) in eine gemeinsame Materialleitung des Becherwerks (14) und/oder in das Zwischensilo (3) mündet.

11. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3, 4, 9 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Grießleitung des Umluftsichters (15) mit einem Förderer (16) verbunden ist, und daß eine Materialleitung des Förderers (16), in der ein Teil der Abfallstoffe mit einer Kornfraktion <1 mm abgeführt wird, mit dem Doppelwellenmischer (7) verbunden ist.