DK170944B1 - Fremgangsmåde til fremstilling af et brændselsprodukt ved tørring af et blandingsprodukt bestående af slam og et brændbart materiale samt anlæg til brug ved fremgangsmåden - Google Patents

Description

i DK 170944 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et brændselsprodukt ved tørring af afdrænet slam, der forud for tørringen opblandes med et brændbart materiale, der har lavere vandindhold end slammet, til dannelse af et blandingsprodukt, der ved anvendelse af et tørringsanlæg, fortrinsvis af tromletypen, tørres 5 til et ønsket tørstofindhold ved opvarmning.

Der kendes fremgangsmåder, hvor man tørrer afdrænet kloakslam, slam fra rensningsanlæg og andre former for råslam ved anvendelse af varme i tørringsanlæg. Et eksempel på behandling af slam, som anført indledningsvis, kendes fra DK-B-125.696. Alminde-10 ligvis er sådanne anlæg indrettet, således at det tørrede slam afbrændes og bruges som energikilde til tørringen af råslammet, eller blot tørres i det anvendte anlæg. I sidstnævnte tilfælde kan det tørrede produkt afbrændes i affaldsforbrændingsanlæg eller lignende.

De kendte fremgangsmåder til kombineret tørring og forbrænding af slam sker ved an-15 vendelse af anlæg, der ikke kan anvendes til andre tørrings- eller forbrændingsformål. Anlæggene er anbragt i tilknytning til offentlige spildevandsanlæg. På grund af store variationer i slammets fysiske og kemiske sammensætning er det nødvendigt at anvende kostbar teknik og styring, hvilket gør anlæggenes drift dyr. De kendte fremgangsmåder er derfor bekostelige, selv om der i visse tilfælde kan sælges et begrænset varmeover-20 skud.

Der kendes også metoder, for eksempel fra DE-A1-3.842.138, hvor slammet afdrænes mekanisk i en sådan grad, at det eventuelt efter en tørring kan afbrændes sammen med dagrenovation eller andet brændbart materiale i affaldsforbrændingsanlæg.

25

Da slam kan indeholde tungmetaller, forudsætter afbrændingen, at røg og aske kontrolleres, og såfremt visse grænseværdier overskrides, skal der etableres røgrensning, og aske kan kun deponeres på kontrolleret losseplads.

30 Det er derfor almindeligt, at afdrænet slam, der indeholder så store mængder tungmetaller, at det hverken kan anvendes til jordbrugsformål eller afbrændes uden dyrt røgrens- DK 170944 B1 2 ningsudstyr, deponeres på kontrollerede lossepladser. Imidlertid er denne løsning uhensigtsmæssig, da lossepladserne har en begrænset kapacitet, og da slamdeponeringen giver vanskeligheder med opfyldningens stabilitet.

5 Afdrænet slam, der kun indeholder mindre mængder af tungmetaller kan p.t. udbringes på agerjord. Imidlertid er der allerede nu national lovgivning, som pålægger en begrænsning af de produkter, der kan dyrkes på sådan agerjord. I andre lande findes totalforbud mod udbringning af afdrænet slam på agerjord.

10 Det er formålet med den foreliggende opfindelse at anvise en alternativ bortskaffelse af slam ved at oparbejde det afdrænede slam til et brændselsprodukt. Herved kan ulemperne ved udbringning på agerjord og ulemperne ved den kendte teknik ved tørring og behandling af slam afhjælpes. Dette sker ved at anvise en fremgangsmåde, som gør det muligt at tørre afdrænet slam i traditionelle tørringsanlæg for dannelse af et produkt, der 15 kan afbrændes i eksisterende større fyringsanlæg, som enten er forsynet med røgrensningsudstyr og kontrolleret askedeponering, eller som har en løbende kontrol af røg og aske.

Med udtrykket traditionelle tørringsanlæg, således som anvendt i nærværende patentan-20 søgning, menes tørringsanlæg fortrinsvis i form af tørretromler, som er indrettet til ved opvarmning at tørre en biomasse, for eksempel vådt græs og lucerne til grønmel, eller vådt træaffald til brændsel eller til anvendelse inden for træindustrien eller celluloseindustrien.

25 Med udtrykket afdrænet slam, menes i nærværende patentansøgning et råslam, der er afdrænet, fortrinsvis mekanisk i filtre eller centrifuger, til et tørstofindhold fra ca. 15 til 30% tørstofindhold.

Såfremt det afdrænede slam indføres direkte i et tørringsanlæg af den ovenfor nævnte 30 type, vil der ske en sammenklumpning af slammet. Tørretromlens rotation vil dels danne slamboller, der kun tørres på overfladen, og dels en slambelægning, der sætter sig DK 170944 B1 3 fast i tromlens indre, og som derfor udtørres og antændes af strålevarmen fra tromlens opvarmningsorganer.

Opfindelsens formål samt problemet med sammenklumpningen afhjælpes ved frem-5 gangsmåden ifølge opfindelsen, som er særpræget ved, at slammet afdrænes til et tørstofindhold fra ca. 15 til 30%, at det brændbare materiale er et bærestof, som findeles, før det blandes med slammet, at blandingsproduktet forsmuldres, at blandingsproduktet indføres i tørringsanlægget i umiddelbar nærhed af dettes opvarmningsorganer, at blandingsproduktet føres mekanisk og pneumatisk gennem tørreanlægget, og at det tørrede 10 blandingsprodukt slutformes som brændselsproduktet.

Ved findelingen af blandingsproduktet, opnås der et forsmuldret produkt, der har en stor overflade, hvorfra fordampning kan ske tilnærmelsesvis momentant ved indføringen i tørringsanlægget. Det forsmuldrede produkt når derfor ikke at klumpe sammen, og ef-15 terhånden som det udtørrer lader det sig hel- eller halvpneumatisk transportere gennem tørreanlægget. Det således dannede blandingsprodukt kan føres gennem et traditionelt tørringsanlæg uden risiko for dannelse af overfladetørrede slamboller samt belægningsdannelse.

20 Blandingsproduktet, som forlader tørringsanlægget, kan slutformes til en passende form for brændselsproduktet, der kan anvendes i et traditionelt fyringsanlæg, for eksempel et kulfyringsanlæg, der er forsynet med røgrensningsudstyr til udskillelse af eventuelle tungmetaller og andre partikler.

25 Det viser sig, at tungmetaller, der er indholdt i slammet, ikke vil forlade tørringsanlægget sammen med tørreluften. Det findelte brændbare materiale, der er tilvejebragt i form af træaffald, papiraffald, halmaffald, tørvesmuld eller lignende biomateriale med stor overflade, vil sammen med slammet absorbere en stor del støv og gasser, hvori eventuelle tungmetaller er til stede. Dette betyder, at fremgangsmåden med fordel lader sig 30 udføre på et tørringsanlæg, som ikke omfatter specielt røgrensningsudstyr.

4 DK 170944 B1

Slutformningen af det tørrede blandingsprodukt kan med fordel være en formaling og pelletering for dannelse af brændselspiller, der typisk har et vandindhold på ca. 6%, og som let kan håndteres som styrtgods. De dannede brændselspiller vil i det væsentlige være sterile, dels fordi blandingsproduktet ved passage gennem tørringsanlægget typisk 5 udsættes for en temperatur på ca. 900-1200°C og opvarmes til fordampningstemperaturen (ca. 100°C), og dels fordi friktionsvarmen ved pelleteringen bringer det pelleterede produkt op på temperaturer mellem 70 og 100°C. Denne temperatur bevarer pillerne i 5 til 10 minutter.

10 Volumenblandingsforholdet mellem slam og brændbart materiale vil typisk være ca.

1:4, når det anvendte brændbare materiale udgøres af fugtigt træaffald. Dette træaffald er forholdsvis billigt, og har et tørstofindhold på ned til ca. 30-40%. Herved opnås et særligt fordelagtigt initial fugtighedsindhold i blandingsproduktet, som ønskes tørret under anvendelse af en traditionel tørretromle. Med dette tørstof/-fugtighedsindhold 15 opnås en fordampning fra blandingsproduktet på ca. 12-13 kg vand/kg indfyret brændselsolie. Dette svarer tilnærmelsesvis til energiforbruget, når tørretromlen anvendes til grøntørring. Til sammenligning kan det nævnes, at der ved tørring af rent træaffald med et tørstofindhold på ca. 40-50% opnås en mindre fordampning af vand pr. kg indfyret brændselsolie. Dette vil således indebære en lavere virkningsgrad af tørretromlen. Med 20 blandingsproduktet opnås der således en højere virkningsgrad for anlægget.

Ved anvendelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen bliver det muligt at udnytte slammets varmeenergi i kombination med varmeenergien i en anden ressource, som for eksempel træaffald, snittet halm eller lignende. Endvidere vil eventuelle tungmetaller og 25 andre uønskede stoffer, der eventuelt optræder i dampform, opfanges, når blandingsproduktet afbrændes i støre fyringsanlæg. Aske og flyveaske fra disse fyringsanlæg vil i forvejen deponeres efter særlige regler og vil kun udgøre få procent af den oprindelige afdrænede slamtonnage. En askerest på ca. 8-10% af den afdrænede slamtonnage eller mindre kan opnås.

30 DK 170944 B1 5

Det tørrede blandingsprodukt, som opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, vil typisk have en brændværdi på ca. 65% af brændværdien for kul. Da produktet som biobrændsel tillige vil være fri for kulafgift samt C02-afgift, vil det være en konkurrencedygtig brændselsressource.

5

Ethvert brændbart materiale, der lader sig findele, vil kunne anvendes. Der anvendes fortrinsvis et brændbart materiale med lavere fugtighedsindhold end det afdrænede slam, og som tillige er findelt for opnåelse af en stor vandsugende overflade. Et sådant brændbart materiale vil være velegnet til sammen med slammet, der på forhånd er af-10 drænet ved hjælp af en mekanisk slampresse at danne det forsmuldrede blandingsprodukt. Et sådant forsmuldret blandingsprodukt vil kunne tørres i tørringsanlæg, der bliver brugt til grøntørring, og som tillige kan anvendes til andre produktioner, når det ikke benyttes til tørring af slam.

15 Med udtrykket “forsmuldret materiale”, således som anvendt i nærværende patentansøgning, menes et materiale bestående af små enkeltpartikler, der ikke vil klæbe til hinanden.

Opfindelse angår tillige et anlæg til brug ved den ovenfor definerede opfindelse, og som 20 er særpræget ved, at det omfatter en tvangsblander til sammenblanding af slam og brændbart materiale til en forsmuldret masse, en tørretromle med kombineret mekanisk og pneumatisk transport og med opvarmningsorganer, der kan bringe temperaturen op på 900-1200°C, en formalingsenhed samt en pelleteringsenhed, der er indrettet for at modtage det tørrede blandingsprodukt fra tørretromlens udløbsende. Dette anlæg består 25 fordelagtigt af kendte enheder, der ikke kræver anvendelse af dyre specielkonstruktio ner.

w Selv om det ikke er nævnt specifikt i forbindelse med forklaringen af fremgangsmåden eller anlægget, er det underforstået, at der kan ske en optimering af et tørret produkts 30 formalingsgrad samt tilsætningen af nødvendige pelleteringsadditiver. Disse additiver kan omfatte friktionsregulerende midler og andre additiver, som imidlertid vil ligge in- DK 170944 B1 6 den for fagmandens område. Endvidere bemærkes det, at opfindelsen ikke er begrænset alene til tørring af slam, der stammer fra rensningsanlæg. Således vil opfindelsen være anvendelig i forbindelse med forskellige former for industrislam, ligesom den også vil være anvendelig i forbindelse med slam fra husdyrbrug.

5

Opfindelsen vil herefter blive forklaret nærmere under henvisning til den medfølgende skematiske tegning, der illustrerer et anlæg til brug ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

10 En tørretromle 1, der er forsynet med en oliebrænder 2, benyttes ved slamtørringen. Slammet tilføres som afdrænet slam 3 med et tørstofindhold fra ca. 15 til 30% til en blander 4.1 blanderen 4 tilsættes tillige et brændbart materiale 5, der kan have et tørstofindhold på ned til 30-40%. Blanderen 4 kan udgøres af en i og for sig velkendt melasseblander, der er forsynet med paletter, som leder det tilførte slam og brændbare ma-15 teriale 3,5 frem gennem blanderen 4 til en udgang 6 for blandingsproduktet. Slammet 3 og det brændbare materiale 5 blandes i et rumfangsforhold på ca. 1:4. Ved passagen gennem blanderen 4 bliver blandingsproduktet forsmuldret. Blandingsproduktet føres til en transportør 7, hvor der ved hjælp af en pigvalse 8 sker en tilretning og dermed en justering af den tilførte mængde blandingsprodukt 9 til tørretromlen 1 dels i afhængig-20 hed af brænderen 2’s kapacitet og dels i afhængighed af efterfølgende produktionsudstyr.

Blandingsproduktet 9 vil ved indføringspunktet 10 i tromlen 1 udsættes for en meget kraftig opvarmning, idet temperaturen i dette område er op til ca. 900-1200°C. Herved 25 sker en tilnærmelsesvis momentan fordampning af vandet fra blandingsproduktet, som på grund af den forsmuldrede tilstand har en meget stor overflade, hvorfra der kan ske fordampning. Herved vil det tørrede blandingsprodukt føres pneumatisk og mekanisk gennem tørretromlen. Den pneumatiske effekt opnås ved hjælp af en sugeblæser 11, der via en ledning 12, er forbundet med en cyklon 13, som igen via en ledning 14 er forbun-30 det med tørretromlen 1.1 tørretromlen anvendes der i sig selv velkendte blænder samt medbringere, som tilvejebringer den mekaniske transport. I cyklonen 13 sker der en 7 DK 170944 B1 udskillelse, og det tørrede blandingsprodukt udtages i bunden via en ledning 15. Ledningen 15 fører til en formalingsenhed 16, som via en ledning 17 fører det tørrede og formalede blandingsprodukt til en pelleteringsenhed 18. Pillerne kan herefter udtages via ledningen 19 og som styrtgods transporteres til et stort fyringsanlæg, for eksempel et 5 kulfyret anlæg, der er forsynet med røgrensningsudstyr for fjernelse af eventuelle tungmetaller. Den damp- og luftmængde, som fjernes af sugeblæseren 11 vil stort set være fri for tungmetaller og kan udledes direkte via en skorsten 20.

10 EKSEMPEL

I det efterfølgende gives der et ikke-begrænsende eksempel på de forhold, som optræder i et specifikt anlæg ifølge opfindelsen. Anlægget omfatter en tørretromle 1 med en brænder 2, der er dimensioneret for at fjerne 10 tons vand/time. Heri indfyldes slam og 15 vådt træaffald i et blandingsforhold på 1:4 efter volumen, hvilket vægtsmæssigt svarer til et forhold 1:1. Slammets tørstofindhold vil være ca. 18,5%, og træaffaldets tørstofindhold vil være ca. 50%. Fordampningskapaciteten gør det muligt at behandle ca. 10 tons forsmuldret blandingsprodukt pr. time.

20 Anlægget vil således kunne behandle 8 tons slam/time. Såfremt et sådant anlæg har 23 effektive timer/døgn, vil anlægget på 100 driftdøgn kunne behandle ca. 18.400 tons slam/år, hvilket stort set svarer til den årlige slammængde, der dannes i et rensningsanlæg, der aftager spildevand fra en by med ca. 75.000 indbyggere.

25 Ved afbrænding af det tørrede og pelleterede blandingsprodukt, opnås en askerest på ca. 88 kg/tons afdrænet slam, der er bortskaffet. Blandingsproduktet har en askeprocent på 8-12%, hvilket svarer til askeprocenten for kul. Med andre ord vil en afbrænding af produktet ikke give anledning til problemer med askedeponering i sammenligning med afbrænding af kul.

30 DK 170944 B1 8

Ved afbrændingen af det tørrede blandingsprodukt opnås et energioverskud. Beregninger har således vist, at blandingsproduktets brændværdi repræsenterer en energimængde, der er ca. 3 gange så stor som den energimængde, der går med til at blande, tørre, formale og pelletere produktet.

5

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et brændselsprodukt ved tørring af afdrænet slam, der forud for tørringen opblandes med et brændbart materiale, der har lavere vandind- m 5 hold end slammet, til dannelse af et blandingsprodukt, der ved anvendelse af et tørringsanlæg, fortrinsvis af tromletypen, tørres til et ønsket tørstofindhold ved opvarmning, kendetegnet ved, at slammet afdrænes til et tørstofindhold fra ca. 15 til 30%, at det brændbare materiale er et bærestof, som findeles, før det blandes med slammet, at blandingsproduktet forsmuldres, at blandingsproduktet indføres i tørringsanlægget i 10 umiddelbar nærhed af dettes opvarmningsorganer, at blandingsproduktet føres mekanisk og pneumatisk gennem tørreanlægget, og at det tørrede blandingsprodukt slutformes som brændselsproduktet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1,kendetegnet ved, at blandingsproduktet ved slut-15 formningen omfatter, at det tørrede blandingsprodukt formales og pelleteres.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at slammet og bærestoffet blandes tvangsmæssigt i et rumfangsforhold mellem slam og bærestof fra ca. 1:6 til ca. 1:2, og fortrinsvis i et rumfangsforhold på ca. 1:4. 20

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at tørringen foretages ved en temperatur på op til ca. 900 til 1200°C.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet 25 ved, at blandingsproduktet tørres til et vandindhold på ca. 4 til 12%, fortrinsvis ca. 7,5%.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at bærestoffet vælges blandt biologiske materialer, så som træaffald i form af sav- 30 smuld eller træflis, findelt returpapir, snittet halm, komafrensning, tørvesmuld og lignende materialer. DK 170944 B1 10

7. Anlæg til brug ved en fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det omfatter en tvangsblander til sammenblanding af slam og brændbart materiale til en forsmuldret masse, en tørretromle med kombineret mekanisk og pneumatisk transport 5 og med opvarmningsorganer, der kan bringe temperaturen op på 900-1200°C, en formalingsenhed samt en pelleteringsenhed, der er indrettet for at modtage det tørrede blandingsprodukt fra tørretromlens udløbsende.

8. Anlæg ifølge krav 8, kendetegnet ved, at tvangsblanderen udgøres af et i sig 10 selv kendt apparat til blanding af melasse og tørstof til husdyrfoder.