DE9413890U1 - Plant for drying sludge - Google Patents
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Description
Krefeld, 26.08.1994Krefeld, 26.08.1994
PAT - PL/wey - A 94/09 GMPAT - PL/wey - A 94/09 GM
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Trocknen von Schlamm gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 5The invention relates to a plant for drying sludge according to the preamble of claim 1. 5
Im Betrieb einer solchen Anlage zeigte sich, daß die indirekten Wärmetauscher in kurzen Zeitabständen durch grobe Partikel zugesetzt wurden. Zur Behebung dieser unerwarteten und zunächst unerklärlichen Störungen waren Betriebsunterbrechungen erforderlich. Derartige Beeinträchtigungen der Verfügbarkeit sind gerade bei großen Entsorgungsanlagen untragbar.During operation of such a plant, it became apparent that the indirect heat exchangers were clogged with coarse particles at short intervals. In order to resolve these unexpected and initially inexplicable problems, interruptions in operations were necessary. Such impairments to availability are unacceptable, especially in large waste disposal plants.
Zur Lösung des Problems wurde vorgeschlagen, in den Umwälzleitungen Filter oder Hydrozyklone einzubauen. Die Verwirklichung derartiger Maßnahmen setzte aber kostspielige Versuche voraus, und der Erfolg war ungewiß, da die Ursachen der Verstopfung unbekannt waren.To solve the problem, it was proposed to install filters or hydrocyclones in the circulation lines. However, the implementation of such measures required expensive experiments and the success was uncertain since the causes of the blockage were unknown.
Im Gegensatz zu diesen Vorschlägen, die auf ein Kurieren an den Symptomen hinausliefen, ging der Erfinder der Ursache des Problems nach. Hierbei kam er auf den Gedanken, daß die Feststoffpartikel, die zu der beobachteten Verstopfung der indirekten Wärmetauscher führten, mit den Brüden des Kontakttrockners in das Brüdensystem eingetragen wurden. Diese Vermutung war zunächst nicht naheliegend, da der Schlamm in dem Kontakttrockner nur bis auf einen Trockensubstanzgehalt von 50 bis 60 % heruntergetrocknet wird. Bei diesem Trockenstoffgehalt hat er noch eine erdige Konsistenz. Es war überraschend, daß der relativ schwache Brüdenstrom aus dieser feuchten Masse Partikel mitreißt. Versuche bestätigten jedoch die Vermutung des Erfinders. Die Menge der mitgeführtenIn contrast to these suggestions, which aimed to cure the symptoms, the inventor investigated the cause of the problem. This led him to the idea that the solid particles that led to the observed blockage of the indirect heat exchangers were introduced into the vapor system with the vapors from the contact dryer. This assumption was not initially obvious, since the sludge in the contact dryer is only dried down to a dry matter content of 50 to 60%. At this dry matter content, it still has an earthy consistency. It was surprising that the relatively weak vapor flow from this moist mass entrained particles. However, tests confirmed the inventor's assumption. The amount of the entrained
Partikel ist zwar - verglichen mit dem Schlammdurchsatz verschwindend gering. Sie reicht aber aus, die indirekten Wärmetauscher in kurzer Zeit zu verstopfen.The amount of particles is negligible compared to the sludge throughput. However, it is enough to clog the indirect heat exchangers in a short time.
Der Erfinder stellte sich daher die Aufgabe, bei einer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgebauten Anlage mit geringen Investitionsaufwand die Verstopfung der indirekten Wärmetauscher zu vermeiden, ohne daß dadurch Risiken für die Betriebssicherheit der Anlage entstehen und ohne daß ein nennenswerter zusätzlicher Wartungsaufwand erforderlich wird.The inventor therefore set himself the task of avoiding the blockage of the indirect heat exchangers in a system constructed in accordance with the preamble of claim 1 with low investment costs, without this creating risks for the operational safety of the system and without any significant additional maintenance effort being required.
Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the characterizing feature of claim 1.
Anspruch 2 betrifft ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.Claim 2 relates to a preferred embodiment of the invention.
Eine spezielle Ausführung, die sich durch besondere Einfachheit auszeichnet, ist Gegenstand des Anspruchs 3. 20A special design which is characterized by particular simplicity is the subject of claim 3. 20
Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Ansprüchen 4 bis 6 angegeben.Further advantageous features are specified in claims 4 to 6.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.The drawing serves to explain the invention using a simplified embodiment.
Figur 1 zeigt ein Fließbild der Schlammtrocknungsanlage.Figure 1 shows a flow diagram of the sludge drying plant.
Figur 2 zeigt einen Prallwandabscheider in einer Seitenansieht. Figure 2 shows a baffle separator in a side view.
Figur 3 zeigt den Prallwandabscheider in einer Draufsicht. Figur 4 zeigt eine Einzelheit.Figure 3 shows the impact wall separator in a top view. Figure 4 shows a detail.
Über eine Pumpe 1 wird einem Mischkondensator 2, in dessen Oberteil 3 eine Rieselkaskade angeordnet ist, Naßschlamm zugeführt, dessen Trockensubstanzgehalt bei etwa 3 % liegt. Der Naßschlamm wird in der Rieselkaskade durch aufsteigenden Brüden, der an dem kalten Schlamm kondensiert, auf eine Temperatur von 55 "C im Gegenstrom vorgewärmt. Anschließend wird er über eine Pumpe 4 einer Zentrifuge 5 zugeführt und dort mechanisch vorentwässert. Mit einem Trockensubstanzgehalt von etwa 20 bis 25 % gelangt er zu der Pumpenvorlage 6. Von dort wird er mit einer Dickstoffpumpe 7 einem Kontakttrockner 8 zugeführt. Dieser hat ein Gehäuse in Gestalt eines liegenden Zylinders. Darin befindet sich ein Rotor, bestehend im wesentlichen aus einer Welle 9 und etwa fünfzig hohlen Scheiben 10, die mit kurzen Abständen auf der Welle 9 aufgereiht sind. An den Scheiben 10 sind Förderschaufeln befestigt, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Durch die Welle 10 wird, wie bei derartigen Kontakttrocknern bekannt, Dampf zu den Scheiben 10 geleitet und das entstehende Kondensat abgeführt.A pump 1 feeds wet sludge, the dry matter content of which is approximately 3%, into a mixing condenser 2, in the upper part 3 of which a trickle cascade is arranged. The wet sludge is preheated in the trickle cascade to a temperature of 55°C in countercurrent by rising vapors that condense on the cold sludge. It is then fed to a centrifuge 5 via a pump 4 and is mechanically pre-dewatered there. With a dry matter content of about 20 to 25%, it reaches the pump feed 6. From there, it is fed to a contact dryer 8 using a thick matter pump 7. This has a housing in the form of a horizontal cylinder. In it is a rotor, consisting essentially of a shaft 9 and about fifty hollow disks 10, which are lined up at short intervals on the shaft 9. Conveyor blades, which are not shown in the drawing, are attached to the disks 10. As is known with such contact dryers, steam is fed to the disks 10 through the shaft 10 and the resulting condensate is discharged.
In dem Kontakttrockner 8 wird der vorentwässerte und vorgewärmte Schlamm zunächst weiter auf etwa 100 "C erwärmt und dann bis auf einen Trockensubstanzgehalt von etwa 55 % getrocknet. Der Schlamm wird dabei von dem angetriebenen Rotor durch den Kontakttrockner gefördert. Das Trockengut gelangt anschließend auf eine nicht dargestellte Fördereinrichtung.In the contact dryer 8, the pre-dewatered and pre-heated sludge is first further heated to about 100 °C and then dried to a dry matter content of about 55%. The sludge is conveyed by the driven rotor through the contact dryer. The dried material then reaches a conveyor device (not shown).
Der beim Erhitzen und Trocknen des Schlammes entstehende Brüden - ein Gemisch aus Wasserdampf, Leckluft und einer geringen Menge anderer aus dem Schlamm entwichener flüchtiger Substanzen - wird über eine Brüdenleitung 11a, 11b abgesaugt. Zwischen den Leitungsabschnitten 11a, 11b ist ein Prallwandabscheider 12 zwischengeschaltet.The vapors produced when the sludge is heated and dried - a mixture of water vapor, leakage air and a small amount of other volatile substances that have escaped from the sludge - are extracted via a vapor line 11a, 11b. A baffle separator 12 is interposed between the line sections 11a, 11b.
Eine erste von der Brüdenleitung lib ausgehende ZweigleitungA first branch line from the vapor line lib
13 mündet in einen Direktkondensator 14, nachfolgend als "Brüdenkondensator" bezeichnet. Darin wird der über die Zweigleitung 13 zugeführte Teilstrom des Brüdens durch direkte Berührung mit dem Kondensat kondensiert. Dieses wird in den oberen Bereich des Brüdenkondensators 14 durch eine Zerstäubungsvorrichtung 15 versprüht, am Boden gesammelt und über eine Umwälzleitung 16 über die Primärseite eines indirekten Wärmetauschers 17 im Kreislauf zu der Zerstäubungsvorrichtung 15 zurückgeführt. Sekundärseitig strömt dem als Plattenwärmetauscher ausgebildeten indirekten Wärmetauscher 17 ein kaltes Wärmeträgermedium zu. Es wird durch Wärmetausch mit dem Kondensat erwärmt und im Kreislauf über ein nur angedeutetes Leitungssystem 18 und eine nicht dargestellte Heizanlage umgepumpt, in der es die aus dem Brüden zurückgewonnene Wärme abgibt.13 flows into a direct condenser 14, hereinafter referred to as "vapor condenser". In this, the partial flow of vapor supplied via the branch line 13 is condensed by direct contact with the condensate. This is sprayed into the upper area of the vapor condenser 14 by an atomizing device 15, collected at the bottom and returned to the atomizing device 15 via a circulation line 16 via the primary side of an indirect heat exchanger 17 in the circuit. On the secondary side, a cold heat transfer medium flows to the indirect heat exchanger 17, which is designed as a plate heat exchanger. It is heated by heat exchange with the condensate and pumped around in the circuit via a pipe system 18 (only indicated) and a heating system (not shown), in which it releases the heat recovered from the vapor.
Im unteren Bereich ist der Brüdenkondensator 14 mit einem Abflußrohr 19 für überschüssiges Kondensat versehen. Die nicht kondensierbaren Bestandteile des Brüdens werden durch eine Leitung 20 in die Brüdenleitung 11b zurückgeführt. Mit Ventilen 21, 22, 23 läßt sich der über den BrüdenkondensatorIn the lower area, the vapor condenser 14 is provided with a drain pipe 19 for excess condensate. The non-condensable components of the vapor are returned to the vapor line 11b through a line 20. The vapor that flows through the vapor condenser can be drained off using valves 21, 22, 23.
14 geführte Brüdenteilstrom beeinflussen.14 guided vapor partial flow.
Eine weiter stromabwärts von der Brüdenleitung 11b ausgehende zweite Zweigleitung 24 mündet in einen Direktkondensator 25, der dem Brüdenkondensator 14 im wesentlichen gleicht und zur besseren Unterscheidung als "Regelkondensator" bezeichnet wird. Ihm ist ebenfalls eine Umwälzleitung für das Kondensat zugeordnet, die über die Primärseite eines Wärmetauschers 27 geführt ist. Dessen Sekundärseite ist an eine Kühlwasserleitung 28 angeschlossen. Der dem Regelkondensator 25 zugeführte Brüdenteilstrom wird über das Ventil 29 so beeinflußt, daß nur diejenige Wärmemenge abgegeben wird, die anderweitig nicht nutzbar ist. Der Regelkondensator 25 dientA second branch line 24, which extends further downstream from the vapor line 11b, flows into a direct condenser 25, which is essentially the same as the vapor condenser 14 and is referred to as a "regulating condenser" for easier differentiation. It is also assigned a circulation line for the condensate, which is routed via the primary side of a heat exchanger 27. Its secondary side is connected to a cooling water line 28. The partial vapor flow fed to the regulating condenser 25 is influenced by the valve 29 in such a way that only the amount of heat is released which cannot be used elsewhere. The regulating condenser 25 serves
insbesondere zur Kühlung der nicht kondensierbaren Brüdenbestandteile. Diese werden über einen Ventilator 30 einer nicht dargestellten Feuerung zugeführt. Der Ventilator 30 sorgt dafür, daß im gesamten Brüdensystem ein Unterdruck aufrechterhalten wird.in particular for cooling the non-condensable vapor components. These are fed to a furnace (not shown) via a fan 30. The fan 30 ensures that a negative pressure is maintained in the entire vapor system.
Die Brüdenleitung 11b mündet in mittlerer Höhe, unterhalb der Rieselkaskade 3, in den Mischkondensator 2 ein. Der hier einströmende restliche Brüdenteilstrom dient zur Vorwärmung des Naßschlammes in der Rieselkaskade 3. Nicht kondensierbare flüchtige Bestandteile werden über die Leitung 31 abgezogen, die in die Zweigleitung 24 einmündet.The vapor line 11b flows into the mixing condenser 2 at a medium height, below the trickle cascade 3. The remaining vapor partial flow flowing in here is used to preheat the wet sludge in the trickle cascade 3. Non-condensable volatile components are removed via the line 31, which flows into the branch line 24.
Der Prallwandabscheider 12 hat ein Gehäuse 32 in Gestalt eines aufrecht stehenden Kastens mit rechteckigem Grundriß. Diagonal in dem Gehäuse 32 ist eine Prallwand 33 angeordnet, deren Oberkante mit dem Deckel des Gehäuses 32 verbunden ist und deren Unterkante 34 etwa in halber Höhe des Gehäuses 32 liegt. Durch die Prallwand 33 wird der Innenraum des Gehäuses 32 im oberen Teil in zwei Kammern 35, 3 6 unterteilt. Unter der Unterkante 34 stehen die Kammern 35, 36 miteinander in Verbindung. Der Leitungsabschnitt 11a der Brüdenleitung mündet in die Kammer 35 ein, und der Leitungsabschnitt 11b geht von der Kammer 36 aus. Der Unterteil des Gehäuses 32 ist keilartig als Sammeltrichter 37 mit abgerundeter Unterkante 38 ausgebildet. In dem rinnenähnlichen Übergangsbereich zwischen den schräggestellten Seitenflächen ist eine Sammelschnecke 39 angeordnet. Einer Stirnwand des Sammeltrichters 37 benachbart ist ein Ausfallschacht 40, der in ein rohrförmiges 0 Schneckengehäuse 41 einer unterhalb der Sammelschnecke 39 rechtwinklig zu ihr angeordneten Förderschnecke 42 einmündet.The baffle separator 12 has a housing 32 in the form of an upright box with a rectangular base. A baffle 33 is arranged diagonally in the housing 32, the upper edge of which is connected to the cover of the housing 32 and the lower edge 34 of which is approximately halfway up the housing 32. The baffle 33 divides the interior of the housing 32 in the upper part into two chambers 35, 36. The chambers 35, 36 are connected to one another below the lower edge 34. The line section 11a of the vapor line opens into the chamber 35, and the line section 11b starts from the chamber 36. The lower part of the housing 32 is wedge-shaped as a collecting funnel 37 with a rounded lower edge 38. A collecting screw 39 is arranged in the channel-like transition area between the inclined side surfaces. Adjacent to an end wall of the collecting funnel 37 is a discharge shaft 40 which opens into a tubular screw housing 41 of a conveyor screw 42 arranged below the collecting screw 39 at a right angle to it.
Das Abwurfende der Förderschnecke 42 liegt im unteren Teil des Mischkondensators 2. Wie aus Figur 4 ersichtlich, hat das Schneckengehäuse 41 am Abwurfende auf der Unterseite eineThe discharge end of the conveyor screw 42 is located in the lower part of the mixing condenser 2. As can be seen from Figure 4, the screw housing 41 has a
• · a· a
Aussparung. Mit dem auskragenden freien Ende des oberen Gehäuseteils ist eine zylindrische koaxiale Metallbuchse 43 verschweißt. Darin sitzt eine Buchse 44 aus Polytetrafluorathylen als Gleitlager für den Lagerzapfen 45 der Förderschnecke 42.Recess. A cylindrical coaxial metal bushing 43 is welded to the protruding free end of the upper housing part. A bushing 44 made of polytetrafluoroethylene sits in it as a plain bearing for the bearing pin 45 of the conveyor screw 42.
Der aus dem Kontakttrockner 8 abgesaugte Brüden gelangt über den Brüdenleitungsabschnitt 11a in den Prallwandabscheider Dort wird der Brüdenstrom mehrfach umgelenkt und infolge der Vergrößerung des Strömungsquerschnitts verlangsamt.The vapor extracted from the contact dryer 8 reaches the baffle separator via the vapor line section 11a. There, the vapor flow is redirected several times and slowed down as a result of the increase in the flow cross-section.
Mitgeführte Partikel prallen an die Prallwand 33 und werden durch die Sammelschnecke 39 zum Ausfallschacht 40 gefördert. Durch die Förderschnecke 42 werden sie zum Mischkondensator 2 zurückgeführt und dort dem Dickschlamm beigemischt. Durch den Strömungswiderstand der Förderschnecke 42 und der Füllung wird die Atmosphäre des Mischkondensators 2 von der des Prallwandabscheiders 12 getrennt.Particles carried along collide with the impact wall 33 and are conveyed by the collecting screw 39 to the discharge shaft 40. They are returned to the mixing condenser 2 by the conveyor screw 42 and mixed there with the thick sludge. The flow resistance of the conveyor screw 42 and the filling separate the atmosphere of the mixing condenser 2 from that of the impact wall separator 12.
Claims (6)
51. Plant for drying sludge to a dry matter content of about 55%
5
5a connection for a vapor line (lla) for supplying the vapor into the chamber (35) and a connection for a vapor line (lib) for discharging the vapor from the other chamber (36),
5
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