DE4443481A1

DE4443481A1 - Verfahren zur Erzeugung von in der Baustoffindustrie verwertbarer Schlacke aus Klärschlamm

Info

Publication number: DE4443481A1
Application number: DE4443481A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Jungk; Dieter Dr Eidner; Wolfgang Dipl Ing Kadlubowski; Wilhelm Dipl Ing Mottitschka
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1996-06-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von in der Baustoffin dustrie verwertbarer Schlacke aus Klärschlamm.

Zur thermischen Entsorgung von Klärschlamm stehen Verbrennungsverfah ren, die in der Kombination mit Trocknungsverfahren angewandt werden, zur Verfügung. Als Verbrennungsverfahren wird dabei vorrangig die Wir belschichtverbrennung mit nachgeschaltetem Dampferzeuger eingesetzt. Diese Prozeßstufe kann so mit einer Trocknungsstufe gekoppelt werden, daß der im Dampferzeuger erzeugte Dampf zur Trocknung genutzt wird und die bei Trocknung anfallenden Brüden nach der Kondensation der Hauptmenge des Wasserdampfes in der Wirbelschichtfeuerung thermisch durch Verbren nung entsorgt werden.

Der generelle Nachteil dieser Verbrennungsverfahren besteht in den großen Rauchgasmengen und der damit verbundenen aufwendigen Rauchgasreini gung. Weitere Nachteile der Wirbelschichtfeuerung sind, daß Sand zum Aufbau des Wirbelbettes erforderlich ist und daß keine eluatsichere Einbin dung der im Klärschlamm vorhandenen Schwermetalle vorliegt.

Eine lau gungsresistente Schlacke ist erzeugbar, wenn die Verbrennung des getrock neten Klärschlammes in einem Schmelzzyklon nach der Patentbeschreibung P 37 29 210 durchgeführt wird. Eine solche Schlacke ist möglicherweise in der Baustoffindustrie einsetzbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zu entwickeln, das die Erzeugung einer laugungsresistenten und damit in der Baustoffindustrie einsetzbaren Schlacke aus Klärschlamm ohne den An fall großer Abgasmengen, die mit großem Aufwand gereinigt werden müs sen, gestattet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß z. B. in Zentrifu gen mechanisch entwässerter Klärschlamm in einem Kontakttrockner ge trocknet und in einem Schmelzzyklon mit Sauerstoff oder sauerstoffangerei cherter Luft vergast wird, daß die im Schmelzzyklon aus der Klärschlamm asche gebildete Schlacke im zum Schmelzzyklon gehörigen Unterofen vom erzeugten Gas getrennt wird und aus diesem in ein Granuliergefäß abfließt, daß das im Unterofen abgetrennte Gas einer Brennkammer zugeführt wird, in der die Umsetzung der brennbaren Komponenten dieses Gases mit dem Sauerstoff der im Kontakttrockner anfallenden Brüden, die gleichfalls dieser Brennkammer zugeführt werden, erfolgt, daß der Wärmeinhalt des in der Brennkammer erzeugten Verbrennungsgases in einem Abhitzekessel zur Er zeugung von Dampf genutzt wird, der unmittelbar oder nach Passieren einer Dampfturbine dem Kontakttrockner als Wärmeträger zugeführt wird, und daß der im abgekühlten Verbrennungsgas enthaltene Staub, der flüchtige Schwermetalle enthalten kann, in einem Schlauchfilter abgeschieden wird. Das gekühlte und entstaubte Verbrennungsgas ist entsprechend den im ein gesetzten Klärschlamm vorhandenen Schadstoffen weiter zu reinigen. Erfor derlich ist auf alle Fälle eine Entfernung von SO₂, HCL und HF mit be kannten Verfahren. Dem Schmelzzyklon kann erfindungsgemäß ein Brenn stoff in fester, flüssiger oder gasförmiger Form oder ein Zuschlagstoff zuge führt werden. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind:

- daß die mineralischen Bestandteile des Klärschlammes als auslaugungsre sistente Schlacke anfallen und damit in der Baustoffindustrie einsetzbar sind,
- daß die Zusammensetzung der Schlacke den Anforderungen der Baustoff industrie durch Zuführung von Zuschlagstoffen zum Schmelzzyklon an gepaßt werden kann,
- daß die thermische Behandlung des Klärschlammes unter reduzierenden Bedingungen erfolgt und damit eine Dioxin- und Furanbildung weitgehend ausgeschlossen ist,
- daß durch den Einsatz von Sauerstoff als Vergasungsmittel im Schmelz zyklon die anfallende Brenngasmenge und auch der Aufwand zu ihrer Reinigung gering bleibt,
- daß flüchtige Schwermetalle in Form von Staub aus dem Verbrennungs gas abgeschieden werden können,
- daß die thermische Entsorgung der im Kontakttrockner, z. B. Scheiben trockner anfallenden Brüden ohne die Kondensation von Wasserdampf in der Brennkammer zur Umsetzung des im Schmelzzyklon gebildeten Brenngases mit dem in den Brüden enthaltenen Sauerstoff erfolgt.

Nachstehend wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Fließschemas ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Dem Schmelzzyklon (4) wird aus einem Zwischenbunker (3) getrockneter Klärschlamm und über die Leitung (11) technischer Sauerstoff oder mit Sau erstoff angereicherte Luft zugeführt. Im Schmelzzyklon erfolgt bei Tempe raturen oberhalb des Schmelzpunktes der mineralischen Bestandteile des Klärschlammes die Vergasung der organischen Bestandteile des Klär schlammes. Die sich dabei bildende Schlacke läuft als Film an der Innen wand des senkrecht stehenden Schmelzzyklons ab und gelangt über ein Verbindungsstück (5) gemeinsam mit dem erzeugten Gas in den unterhalb des Schmelzzyklons angeordneten Unterofen (6). In diesem Unterofen trennt sich die Schlacke vom Gas und bildet ein Schlackebad, aus dem die Schlacke (17) diskontinuierlich oder kontinuierlich entnommen und einer Granuliervorrichtung zugeführt wird. Der Schmelzzyklon ist dampfgekühlt ausgeführt. Der erzeugte Sattdampf wird über die Dampfleitung (14) dem Kontakttrockner (1) zugeführt. Aus dem Unterofen (6) strömt das Brenngas (18) in die Brennkammer (7). In dieser Brennkammer (7), die mit einer Stützflamme ausgestattet ist, erfolgt die Umsetzung der brennbaren Bestand teile des Brenngases mit dem Sauerstoff der Brüden des Kontakttrockners, die über die Leitung (13) zugeführt werden. Im Bedarfsfall kann der Brenn kammer (7) über die Leitung (15) Luft zugeführt werden. Der Wärmeinhalt des in der Brennkammer (7) gebildeten heißen Verbrennungsgases (19) wird in einem Abhitzekessel (8) zur Erzeugung von Dampf genutzt. Diesem Abhitzekessel ist verbrennungsgasseitig ein Schlauchfilter (9) zur Abschei dung schwermetallhaltiger Stäube nachgeschaltet. Das gekühlte und ent staubte Verbrennungsgas ist entsprechend den Schadstoffgehalten weiter zu reinigen. Der im Abhitzekessel (8) erzeugte Dampf wird über die Leitung (14a) dem Kontakttrockner (1) zugeführt. Nicht zur Trocknung benotigter Dampf kann als Überschußdampf für Heizzwecke abgeführt werden.

Die Trocknung des entwässerten Klärschlammes (12) erfolgt im Kontakt trockner (1). Im Kontakt mit den dampfbeheizten Flächen erwärmt sich der Klärschlamm auf ca. 100°C und das im Klärschlamm enthaltene Wasser verdampft. Der dabei gebildete Wasserdampf strömt mit der über Öffnungen (16) angesaugten Luft als Brüden über einen Staubabscheider (10) zur Brennkammer (7). Der getrocknete Klärschlamm wird in einer Siebham mermühle (2) zerkleinert und gemeinsam mit dem im Staubabscheider (10) abgeschiedenen Staub dem Zwischenbunker (3) zugeführt. Das im Kontakt trockner (1) durch Kondensation von Wasserdampf gebildete Kondensat strömt über die Leitung (17) und die Druckerhöhungspumpe (18) zum Ab hitzekessel (8).

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von in der Baustoffindustrie verwertbarer Schlacke aus Klärschlamm, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kontakttrockner (1) getrockneter und in einer Mühle (2) zerkleinerter Klärschlamm in einem Schmelzzyklon (4) mit Sauerstoff oder sauer stoffangereicherter Luft vergast wird, daß die gebildete Schlacke im zum Schmelzzyklon gehörigen Unterofen (6) vom erzeugten Gas ge trennt wird, daß der Unterofen (6) gasseitig unmittelbar mit einer Brennkammer (7) verbunden ist, in der heißes Verbrennungsgas aus dem im Schmelzzyklon (4) gebildeten Brenngas erzeugt wird, daß der Brennkammer (7) die im Kontakttrockner (1) gebildeten Brüden als Oxidationsmittel zugeführt werden, daß der Wärmeinhalt des heißen Verbrennungsgases in einem Abhitzekessel (8) zur Erzeugung des Trocknerdampfes für den Kontakttrockner (1) genutzt wird und daß der im Verbrennungsgas enthaltene Staub, der flüchtige Schwermetalle ent hält in einem Schlauchfilter (9) abgeschieden und gesondert entsorgt oder verwertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schmelzzyklon (4) zusätzlich ein Brennstoff in Form von Gas, Feststoff oder als Flüssigkeit zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schmelzzyklon (4) zusätzlich ein Zuschlagstoff zugeführt wird, der die Eigenschaften der Schlacke hinsichtlich des Einsatzes in der Baustoff industrie oder der eluatsicheren Einbindung der Schwermetalle verbes sert.