DE4404813C1 - Verfahren zur Wirbelschichttrocknung von Schlamm und Wirbelschichttrockner zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wirbelschicht­ trocknung von Schlamm unter indirekter Zufuhr von Trock­ nungswärme, Einleitung von Gasen zur Fluidisierung des zu trocknenden Guts und ferner Abzug eines Teilstroms des ge­ trockneten Produkts zur Mischung mit dem zugeführten Frischschlamm, sowie Rückführung des Gemischs in den Wir­ belschichttrockner und einen Wirbelschichttrockner zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Wirbelschichttrocknung wird eine Trocknung körniger Produkte durch Verdampfen des Produktwassers vorgenommen. Die für die Trocknung erforderliche Wärme wird bei der Wir­ belschichttrocknung mit geschlossenem Trocknungssystem in­ direkt über Heizflächen in der Wirbelschicht zugeführt. Als Heizmittel werden kondensierender Dampf oder über einen Er­ hitzer umgewälztes Thermalöl eingesetzt. Durch die Anwen­ dung der Wirbelschichttechnik werden hohe Wärmeübertra­ gungsleistungen erzielt. Zu trocknendes Gut, das eine kör­ nige Struktur aufweist, wird in der Wirbelschicht fluidi­ siert und zugleich getrocknet. Der Eintrag des Granulats in den Wirbelschichttrockner wird über Schleusen vorgenommen. Soweit Trocknerbrüden mit Staub beladen sind, und als Wir­ belmedium einzusetzen sind, werden diese zunächst gerei­ nigt, um nachfolgend einen Teilstrom derselben über ein Kreislaufgebläse zur Fluidisierung der Wirbelschicht wieder einzusetzen. Der Austrag des getrockneten Produkts erfolgt nach einer Verweilzeit in der Wirbelschicht gleichfalls über eine Schleuse. Überschußbrüden werden in einer Dampf­ kondensationsanlage kondensiert, wodurch Abdampfwärme mit hohem Temperaturniveau für Heiz- oder Vorwärmzwecke zur Verfügung steht.

Derartige Verfahren werden in der Regel dazu eingesetzt um Braunkohle, Torf, Sand und Filterkuchen aus mechanischen Trennverfahren, die verdampfungsfähige Bestandteile, insbe­ sondere Wasser enthalten, zu trocknen und das getrocknete Gut nachfolgend, gegebenenfalls nach vorheriger Kühlung einer weiteren Verarbeitung, Nutzung oder auch der Deponie zuzuführen. Auch Schlämme können durch Zumischen von ab­ schließend getrocknetem Produkt in ein fluidisierbares Rohgranulat überführt und damit in einer Wirbelschicht ge­ trocknet werden.

Es ist bereits ein Verfahren zur Trocknung von Feststoff­ materialien, insbesondere Braunkohle bekannt, bei dem Brü­ den des Wirbelschichttrockners nach einer entsprechenden Druckerhöhung durch die Öffnungen des Düsenbodens als Wir­ belmedium der Wirbelschicht zugeführt werden (DE-PS 29 01 723). Die Temperatur des Wirbelschichtbetts wird hierzu im wesentlichen unterhalb der Zersetzungstemperatur des Trock­ nungsguts in der Wirbelschicht gehalten, damit die Brüden des Wirbelschichttrockners frei von Verunreinigungen ver­ gasungsfähiger Bestandteile des zu trocknenden Guts gehal­ ten werden. Die Brüden werden bei der Übertragung von Wär­ meenergie auf die Wirbelschicht in dieser kondensiert. Nach einem hiervon abgeleiteten Verfahren sollte die Temperatur des Wirbelschichtbetts abhängig vom gewünschten Masseanteil an verdampfungsfähigen Bestandteilen im aus dem Trockner ausgetragenen Feststoff eingestellt werden (DE-OS 40 29 525). Für die Einstellung der Temperatur ist vorgesehen, die Zu- und Abfuhr des Trocknungsguts in und aus der Wir­ belschicht zu regeln. Für diese Regelung soll die Tempera­ tur des Wirbelschichtbetts der stoffspezifischen Siedetem­ peratur des verdampfungsfähigen Bestandteils im aus dem Ofen ausgetragenen, getrockneten Produkt entsprechen. Zur Abtrennung verdampfungsfähiger Bestandteile des Trocknungs­ guts wurde eine Kühlung und Kondensation und danach Abgabe an die Umgebung oder eine Deodorierung und/oder eine andere Gasreinigung vorgesehen. Die aus dem Wirbelschichttrockner abgezogenen Brüden werden zunächst entstaubt, ein Teilstrom derselben einer Kondensationsstufe zugeführt, ein anderer Teilstrom über einen Verdichter als Wirbelmedium in den Trockner zurückgeführt, ein dritter über einen Kompressor zur indirekten Erwärmung der Wirbelschicht durch den Wärmeübertrager geleitet und/oder ein Teilstrom zur Energieerzeugung einer Dampfturbine zugeleitet. In der Praxis hat sich gezeigt, daß durch Störungen innerhalb der Granulierung oder durch in der Förderstrecke im Anschluß an den Mischer gelöste Anbackungen der Eintrag von Granulatklumpen in den Trockner nicht völlig auszuschließen ist. Derartige Granulatklumpen sind nicht wirbelfähig, setzen sich zwischen den Heizbündelrohren des Wär­ meübertragers fest und Ansammlungen derselben bringen die Wirbelschicht zum Erliegen. Der Trockner muß gekühlt und entleert werden, um die Heizbündel zu reinigen. Eine der­ artige Reinigung erfordert auch bei Einsatz eines Hoch­ druckreinigers Stillstandzeiten von mehreren Tagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unabhängig von einer bestimmten Zusammensetzung des Granulats und diesbe­ züglicher Eigenschaften einen störungsfreien Trocknungs­ vorgang innerhalb einer Wirbelschicht zu gewährleisten und hierfür eine Einrichtung vorzusehen, die einen geringen An­ lagen- und damit Kostenaufwand erfordert.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird ausgehend von dem in der Einleitung beschriebenen Verfahren, in einem ersten Ab­ schnitt der Wirbelschicht aus der Wirbelschicht eines zwei­ ten Abschnitts indirekt Schwingungsenergie auf das in die Wirbelschicht eintretende Granulat übertragen, dieses vorge­ trocknet und vorkonditioniert und nachfolgend durch Schwer­ kraft in den zweiten Abschnitt übertragen und in diesem an den wärmeübertragenden Flächen entlanggeführt, sowie ab­ schließend getrocknet sowie ausgetragen. Durch diese Unter­ teilung und vorgeschalteten Behandlung der Granulatklumpen unter Zufuhr von Schwingungsenergie aus dem zweiten Ab­ schnitt der Wirbelschicht werden diese zurückgehalten und aufgelöst, so daß ein Agglomerieren beim nachfolgenden Durchgang durch den Wärmeübertrager ausgeschlossen ist.

Vorteilhaft werden Granulatklumpen im ersten Abschnitt der Wirbelschicht radial nach außen geleitet und im Randbereich ausgetragen. Dabei kann es weiter von Vorteil sein, wenn im Randbereich der Wirbelschicht dieser Austrag, das heißt der des Grobgranulats bis zu einer vorgegebenen Größe über eine kreisringförmige Öffnung in den zweiten Abschnitt vorgenommen sowie nachfolgend das Grobgranulat in dessen Randbereich in Richtung zum Produktaustrag geführt wird.

Der Wirbelschichttrockner zur Durchführung des Verfahrens weist eine Eintrittsschleuse auf dem oberen Boden, eine Austrittsschleuse im Anschluß an einen unteren Boden, einen Düsenboden im unteren und einen Wärmeübertrager im mittleren Bereich des zylindrischen Abschnitts des Wirbel­ schichttrockners auf und ist erfindungsgemäß mit zumindest einem, dem Wärmeübertrager in bezug auf die Richtung der Einbringung des Frischschlamms vorgeschalteten siebboden- oder rostartigen Träger versehen, welcher die Wirbelschicht in einen oberen und einen unteren Abschnitt unterteilt. Auf dem siebboden- oder rostartigen Träger wird Rohgranulat um­ geschichtet und getrocknet sowie zugleich auf eine Korn­ größe herabgesetzt, die den nachfolgenden Durchgang durch den Wärmeübertrager innerhalb der Wirbelschicht gewährlei­ stet. Die Korngröße des durch den rostartigen Träger inner­ halb der Wirbelschicht vom oberen zum unteren Abschnitt übertragenen Granulats wird vor allem durch die freien Durchtrittquerschnitte zwischen den Roststäben oder die Größe der Sieböffnungen des Trägers vorgegeben.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens ein siebbo­ den- oder rostartiger Träger nach oben gewölbt ausgebildet ist, um harte Klumpen nach außen in seinen Randbereich zu führen und dort auszutragen. Im oberen Bereich der sich während des Betriebs im Wirbelschichttrockner ausbildenden Wirbelschicht wird der Umfang des oder der siebboden- oder rostartigen Träger(s) vorteilhaft über federartige Verbin­ dungsglieder an der Innenwand des Wirbelschichttrockners angeschlossen, wodurch der Träger schwingungsfähig gehal­ tert ist.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn ein kreisringförmiger Spalt zwischen dem Außenrand des oder der rostartigen Trä­ ger und dem Innenmantel des Trockners vorgesehen wird. Hierdurch kann ohne Betriebsunterbrechung für eine Entsor­ gung ein Teil der harten Klumpen im Randbereich des Trock­ ners über einen Ringkanal unmittelbar entnommen oder in die Randzone des zweiten Abschnitts des Wirbelbetts übertragen und über diese zum Austrag gefördert werden.

Zur Erläuterung der Erfindungsgedanken ist in der Zeichnung ein Wirbelschichttrockner zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.

Gemäß der Darstellung werden über eine Leitung 1 Frisch­ schlamm und aus dem Wirbelschichttrockner 20 über die Lei­ tung 3 abgezogenes, getrocknetes Produkt zunächst einem Mi­ scher 5 zugeführt. Das Gemisch aus bereits abschließend ge­ trocknetem Produkt und Schlamm wird über die Leitung 7 und ein die Eintrittsschleuse bildendes Zellenrad 9 von oben in den Wirbelschichttrockner als Rohgranulat eingeleitet. Das Rohgranulat gelangt zunächst auf einen siebboden- oder rostartigen Träger 22 im oberen Bereich der Wirbelschicht 24. Dieser Träger 22 ist über federnde Zwischenglieder schwingungsfähig an der Innenwandung des Wirbel­ schichttrockners gehaltert, wodurch er von aus der Wirbel­ schicht des unteren Abschnitts übertragener Energie zu Schwingungen anregbar ist. Das auf dem rostartigen Träger aufgegebene Rohgranulat wird so lange auf diesem umge­ schichtet und zurückgehalten bis die Korngröße dem Durch­ trittsquerschnitt zwischen den Roststäben des rostartigen Trägers bzw. der Größe der Sieböffnungen entspricht. Nach­ folgend wird das Vorgranulat durch den rostartigen Träger in den zweiten Abschnitt der Wirbelschicht übertragen und in dieser weitergeleitet. Die Wirbelschicht wird in diesem Abschnitt indirekt über einen dort angeordneten Wärmeüber­ trager 26 erwärmt, der durch ein Wärmeträgermedium fremdbe­ heizt wird.

Über der Wirbelschicht wird Brüden aus dem Wirbelschicht­ trockner über Leitungen 10, 11 abgezogen, durch das Gebläse 13 im Druck erhöht und über die Leitung 15 dem Düsenboden 28 des Wirbelschichttrockner zur Fluidisierung der Wirbel­ schicht wieder zugeführt. Das getrocknete Produkt wird im Aufnahmetrichter 30 des Wirbelschichttrockner gesammelt und über die Austrittsschleuse 32 ausgetragen. Ein Teilstrom des getrockneten Produkts wird dem der Anlage zugeführten Frischschlamm im Mischer 5 wieder zugesetzt. Der andere Teilstrom des getrockneten Produkts wird über die Leitung 17 einer Weiterverarbeitung, beispielsweise einer Verbren­ nung oder Deponie zugeführt. Gemäß der Darstellung werden die Gase über die Leitung 10 dem Wirbelschichttrockner ent­ nommen und im Zyklon 12 entstaubt. Der anfallende Staub wird hierbei über die Leitung 14 gleichfalls dem Mischer 5 zugeführt.

Während ein Teilstrom der Brüden des Wirbelschichttrockners zur Fluidisierung über den Düsenboden in den Trockner zu­ rückgeführt wird, gelangt ein anderer Teilstrom über eine Leitung 41 in einen Abdampfkondensator 43. Aus diesem Ab­ dampfkondensator 43 wird das Kondensat über eine Überlauf­ schleife 45 nach unten abgezogen. An den Abdampfkondensator schließt eine Leitung 47 mit einem Lüfter 49 zur Entgasung des Abdampfkondensators an.

In der Zeichnung ist nur ein siebboden- oder rostartiger Träger dargestellt. Es ist aber darauf hinzuweisen, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens mehrere übereinander ange­ ordnete rostartige Träger zur schrittweisen Vortrocknung und Vorkonditionierung vorgesehen sein können. Diese werden axial übereinander angeordnet und beispielsweise durch ela­ stische Zwischenglieder - gegebenenfalls auch untereinan­ der - verbunden und weisen unterschiedliche Durchgangsquer­ schnitte oder Siebweiten auf.

Claims (7)

1. Verfahren zur Wirbelschichttrocknung von Schlamm unter indirekter Zufuhr von Trocknungswärme, Einleitung von Gasen zur Fluidisierung des zu trocknenden Guts und ferner Abzug eines Teilstroms des getrockneten Produkts zur Mischung mit dem zugeführten Frischschlamm, sowie Rückfüh­ rung des Gemischs in den Wirbelschichttrockner, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Abschnitt der Wirbelschicht Schwin­ gungsenergie aus der Wirbelschicht eines zweiten Abschnitts indirekt auf das in die Wirbelschicht eintretende Granulat übertragen, dieses vorgetrocknet und vorkonditioniert und nachfolgend durch Schwerkraft in den zweiten Abschnitt übertragen und in diesem an den wärmeübertragenden Flächen entlanggeführt, abschließend getrocknet sowie ausgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Grobgranulat innerhalb des ersten Abschnitts der Wir­ belschicht radial nach außen geleitet und im Randbereich ausgetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Grobgranulat über eine kreisringförmige Öffnung im Randbereich des Wirbelschichttrockners in den zweiten Ab­ schnitt der Wirbelschicht übergetragen und in dessen Rand­ bereich in Richtung des Austrags des Trockengutes geführt wird.

4. Wirbelschichttrockner (20) mit Eintrittsschleuse (9) auf dem oberen Boden, Austrittsschleuse (32) im An­ schluß an einen unteren Boden, einem Düsenboden (28) im un­ teren und einem Wärmeübertrager (26) im mittleren Bereich des zylindrischen Abschnitts des Wirbelschichttrockners, gekennzeichnet durch mindestens einen dem Wärmeübertrager (26) in bezug auf die Richtung der Einbringung des Frisch­ schlamms vorgeschalteten siebboden- oder rostartigen Träger (22), der die Wirbelschicht in einen oberen und unteren Abschnitt unterteilt.

5. Wirbelschichttrockner nach Anspruch 4, gekennzeich­ net durch federartige Verbindungsglieder (24), mittels de­ rer der Umfang des oder der siebboden- oder rostartigen Träger (22) schwingungsfähig an der Innenwandung des Wir­ belschichttrockners gehaltert ist.

6. Wirbelschichttrockner nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der siebboden- oder rostartigen Träger (22) eine nach oben gerichtete Ver­ wölbung aufweist.

7. Wirbelschichttrockner nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen der Außenwand zumindest eines der siebboden- oder rostartigen Trägers (22) und dem Innenmantel des Trockners (20) ein kreisringförmiger Spalt vorgesehen ist.