EP0802381A2 - Verfahren zum Trocknen von Gut, insbesondere Klärschlamm - Google Patents

Verfahren zum Trocknen von Gut, insbesondere Klärschlamm Download PDF

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EP0802381A2
EP0802381A2 EP97103315A EP97103315A EP0802381A2 EP 0802381 A2 EP0802381 A2 EP 0802381A2 EP 97103315 A EP97103315 A EP 97103315A EP 97103315 A EP97103315 A EP 97103315A EP 0802381 A2 EP0802381 A2 EP 0802381A2
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EP
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fine
dried
drying
fine material
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EP97103315A
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Erwin Dipl.Ing. Brunnmair
Reinhard Dipl.Ing. Dr.Techn. Pinter
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Andritz AG
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Andritz Patentverwaltungs GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B1/00—Preliminary treatment of solid materials or objects to facilitate drying, e.g. mixing or backmixing the materials to be dried with predominantly dry solids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/18—Sludges, e.g. sewage, waste, industrial processes, cooling towers

Definitions

  • the invention relates to a method for drying material, in particular sewage sludge, to produce granules from the material to be dried, fine material which has already been dried being mixed with the material to be dried.
  • granules of different grain sizes are formed from the material to be dried, depending on the respective operating state of the system and the nature of the material to be dried, i.e. H. for example the nature of the sludge.
  • H. the nature of the material to be dried
  • These sizes are usually divided into different fractions in a sieve, a crusher being arranged to comminute the coarse fraction and partly the middle fraction in order to provide the amount of fine material required for backmixing.
  • the crusher has the disadvantage of high investment costs and high energy consumption.
  • it is also subject to heavy wear, so that additional maintenance and thus high maintenance costs arise.
  • the aim of the present invention is a process for drying material which requires less equipment and can be carried out in a more economical, simple system which can be operated with low energy and maintenance costs.
  • the amount of fine material obtained after drying and the amount of fine material mixed with the material to be dried are determined is set inversely proportional to the amount of fine material.
  • the amount of fine material obtained is determined periodically and the amount of the admixed material is also periodically readjusted. This enables a quick reaction to fluctuations in the amount of fine material.
  • the amount of fine material obtained is continuously determined and the amount of the admixed material is also continuously adjusted. This ensures the fastest possible reaction to fluctuations in the process.
  • the dryer outlet temperature and / or the amount of the drying material subjected to the drying step are used as control variables Readjustment of the amount of material mixed into the material to be dried is used.
  • a further regulation takes place by adapting the dry content after the drying step only when certain limit values of the amount of fine material are exceeded. This makes it possible to react to certain process changes that could not be corrected simply by adjusting the backmix quantity of fine material. As long as the quantities of fine material remain within the predetermined limits, the final dry matter content is also kept constant.
  • the dry content is preferably readjusted in inverse proportion to the amount of fine material obtained.
  • FIG. 1 schematically shows a conventional plant for drying sludge.
  • FIG. 2 is a diagram to explain the relationship between the grain size of the dried material and the dry content after the drying step
  • FIG. 3 is a diagram of a plant for carrying out the method according to the invention.
  • the material to be dried arrives in the conventional system of FIG. 1 from the wet goods silo 1 which buffers the feed into a mixer 2 in which, to set the desired moisture content and to avoid sticking, already dried sludge of the fine grain fraction is added from a storage silo 3.
  • This mixture is conveyed into the dryer drum 5 via a screw conveyor 4, in which it is dried by hot air in the example shown.
  • This air is heated in a heat exchanger 6, the primary side of which is supplied with the flue gases of, for example, an oil or gas-fired burner with burner boiler 7, which are then passed outside via the feed fan 8 and a chimney 9.
  • the dried sludge is led out of the dryer drum 5 via a filter system 10, from which the dryer air is drawn off into a condenser 12 by the delivery fan 11.
  • the dryer air is returned via a line 13 to the secondary side of the heat exchanger 6, heated and passed into the dryer drum 5.
  • the excess air from the condenser 12, in good systems approx. 100-300 m 3 / h per ton of water evaporation, is likewise returned to the burner via a further line 14.
  • the solid, dried constituents are separated from the air from the dryer drum 5 in the filter system 10 and passed through a sieve 15, from where the coarse fractions and part of the medium-sized granules are crushed in the crusher 16 and brought together with the fine fraction into the storage silo 3 will.
  • Some of the medium-sized granulate parts are packed, loaded or otherwise deposited or processed, if necessary after buffering in a storage silo.
  • the control unit 17 is connected to a device which determines the amount of fine-grain fraction obtained after the drying, ie after the dryer 5.
  • this device is a fill level sensor 18 in the storage silo 3, which sensor 18 supplies the control signal for the backmixing of the fine grain fraction in the mixer 2.
  • the level in the storage silo 3 drops further for the time being, but the dry content increases after the mixer 2 and before the drying process.
  • the proportion of fine grains after the dryer 5 and in the sieve 15 also increases.
  • the silo 3 is thereby refilled, which is determined by the sensor 18 and reported to the control unit 17. The latter then reduces the fine-grain backmixing again by means of corresponding signals via the control line (s) 19, 20.
  • the regulation described above takes place as long as the quantities of fine-grain granulate after the dryer 5 remain within predetermined limits, which are represented by level limit values in the storage silo 3 in the example shown.
  • a further control circuit is put into effect by the control unit 17 if these limit values are exceeded or undershot.
  • This regulates the amount of fine grain by setting the Final dry content of the granules after drying, which parameter is represented by the signal of the outlet temperature of the dryer 5 detected by the sensor 21. As long as the level in the silo 3 lies between the maximum and the minimum mark, this temperature is kept at a constant value, for example 90 ° C.
  • control unit 17 increases the output of the burner 7, for example, so that the temperature of the drying process and, as a result, also the final dryness.
  • the mean grain size at the dryer outlet drops and more fine material is thus obtained again.
  • the pellet crusher behind the sieve can also be omitted, only the Crushers for fine grinding must be preserved before combustion. This also makes it possible to carry out the method in a less complex system that can be operated with less maintenance.
  • control unit 17 can be a microprocessor with a program representing the control relationships, which can be adapted to special operating conditions, or a hard-wired circuit.
  • the program naturally also includes query loops for all control-relevant sensors.
  • control unit 17 there could also be any display devices and the necessary settings would then be made manually, for example by manually setting the burner temperature, by manually setting the speeds of the motors for the screw conveyors or functionally similar feed devices, and the like.

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Abstract

Verfahren zum Trocknen von Gut unter Erzeugung von Granulat aus dem Trocknungsgut, wobei bereits getrocknetes Feinmaterial dem noch zu trocknenden Gut zugemischt wird. Um ein Verfahren zu erzielen, welches weniger apparativen Aufwand erfordert und in einer wirtschaftlicheren, einfachen und mit niedrigem Energie- und Wartungsaufwand betreibbaren Anlage durchführbar ist, wird die Menge des nach dem Trocknen anfallenden Feinmaterials ermittelt und die Menge des dem zu trocknenden Guts zugemischten Feinmaterials umgekehrt proportional zur anfallenden Menge des Feinmaterials nachgeregelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Gut, insbesondere Klärschlamm, unter Erzeugung von Granulat aus dem Trocknungsgut, wobei bereits getrocknetes Feinmaterial dem noch zu trocknenden Gut zugemischt wird.
  • In Trocknerkreisläufen, beispielsweise in Anlagen zur Trocknung von Schlämmen, entstehen aus dem zu trocknenden Gut Granulate verschiedener Korngrößen, abhängig vom jeweiligen Betriebszustand der Anlage und der Beschaffenheit des zu trocknenden Gutes, d. h. beispielsweise der Schlammbeschaffenheit. Diese Größen werden üblicherweise in einem Sieb in verschiedene Fraktionen geteilt, wobei ein Brecher zur Zerkleinerung der Grobfraktion und teilweise der mittleren Fraktion angeordnet ist, um die zur Rückmischung erforderliche Menge an Feinmaterial zur Verfügung zu stellen. Der Brecher hat jedoch den Nachteil hoher Investitionskosten und hohen Energieverbrauchs. Darüber hinaus unterliegt er auch starkem Verschleiß, sodaß zusätzlich hoher Wartungsaufwand und damit hohe Wartungskosten entstehen.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Trocknung von Gut, welches weniger apparativen Aufwand erfordert und in einer wirtschaftlicheren, einfachen und mit niedrigem Energie- und Wartungsaufwand betreibbaren Anlage durchführbar ist.
  • Um dieses Ziel zu erreichen ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Menge des nach dem Trocknen anfallenden Feinmaterials ermittelt und die Menge des dem zu trocknenden Guts zugemischten Feinmaterials umgekehrt proportional zur anfallenden Menge des Feinmaterials eingestellt wird. Durch diese gegenläufige Nachregelung der dem Trocknungsgut zugemischten Menge an nach der Trocknung anfallendem Feinmaterial kann der Endtrockengehalt und damit wieder der anfallende Feinmaterialanteil gesteuert werden. Da das zur Rückmischung benötigte Feinkorn ausschließlich über den Trockenvorgang bereitgestellt wird und die dabei benötigten Mengen über die Rückmischung gesteuert werden können, ist eine Zerkleinerung und die dafür notwendige teure und wartungsintensive Anlage nicht mehr erforderlich. Das Verfahren ist dadurch wesentlich vereinfacht, wirtschaftlicher und in apparativ einfacheren Anlagen mit niedrigen Investitions- und Betriebskosten durchführbar.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Menge des anfallenden Feinmaterials periodisch ermittelt und die Menge des zugemischten Materials ebenfalls periodisch nachgeregelt wird. Damit ist ein rasches Reagieren auf Schwankungen der anfallenden Menge an Feinmaterial möglich.
  • Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal wird die Menge des anfallenden Feinmaterials kontinuierlich ermittelt und die Menge des zugemischten Materials ebenfalls kontinuierlich nachgeregelt. Damit ist die schnellstmögliche Reaktion auf Schwankungen des Prozesses gewährleistet.
  • Um eine noch feinere Steuerung der gebildeten Feinkornmenge zu erzielen, werden gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Trockneraustrittstemperatur und/oder die Menge des dem Trocknungsschritt unterzogenen Trocknungsgutes als Regelgrößen zur Nachregelung der Menge des dem Trocknungsgut zugemischten Materials herangezogen.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß lediglich bei Unter- bzw. Überschreitung bestimmter Grenzwerte der anfallenden Menge an Feinmaterial eine weitere Regelung durch Anpassung des Trockengehaltes nach dem Trocknungsschritt erfolgt. Damit ist ein Reagieren auf bestimmte Verfahrensveränderungen möglich, die alleine durch die Einstellung der Rückmischmenge an Feinmaterial nicht auszuregeln wären. Solange die anfallenden Mengen an Feinmaterial aber innerhalb der vorbestimmten Grenzen bleiben, wird auch der Endtrockengehalt konstant gehalten.
  • Dabei wird vorzugsweise der Trockengehalt umgekehrt proportional zur anfallenden Menge an Feinmaterial nachgeregelt.
  • In der nachfolgenden Beschreibung sollen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, weitere Merkmale und Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.
  • Dabei zeigt die Fig. 1 schematisch eine herkömmliche Anlage zur Schlammtrocknung.
  • Fig. 2 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen Korngröße des getrockneten Gutes und dem Trockengehalt nach dem Trocknungsschritt und Fig. 3 ist ein Schema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Das zu trocknende Gut, beispielsweise Klärschlamm od. dgl., gelangt in der herkömmlichen Anlage der Fig. 1 aus dem die Zuführung puffernden Naßgutsilo 1 in einen Mischer 2, in dem zur Einstellung des gewünschten Feuchtigkeitsgehaltes und zur Vermeidung des Verklebens bereits getrockneter Schlamm der Feinkornfraktion aus einem Lagersilo 3 beigemengt wird. Über eine Förderschnecke 4 wird dieses Gemisch in die Trocknertrommel 5 gefördert, in der es im dargestellten Beispiel durch heiße Luft getrocknet wird. Diese Luft wird in einem Wärmetauscher 6 erhitzt, dessen Primärseite die Rauchgase eines beispielsweise öl- oder gasbefeuerten Brenners mit Brennerkessel 7 zugeführt werden, die dann über den Förderventilator 8 und einen Kamin 9 ins Freie geleitet werden. Der getrocknete Schlamm wird aus der Trocknertrommel 5 über eine Filter-Anlage 10 geführt, aus der die Trocknerluft durch den Förderventilator 11 in einen Kondensator 12 abgezogen wird. Die Trocknerluft wird über eine Leitung 13 wieder der Sekundärseite des Wärmetauschers 6 rückgeführt, erwärmt und in die Trocknertrommel 5 geleitet. Die Überschußluft aus dem Kondensator 12, bei guten Anlagen ca. 100 - 300 m3/h pro Tonne Wasserverdampfung, wird über eine weitere Leitung 14 ebenfalls zum Brenner zurückgeführt.
  • Die festen, getrockneten Bestandteile werden aus der Trocknertrommel 5 in der Filteranlage 10 von der Luft getrennt und über ein Sieb 15 geleitet, von wo die groben Anteile sowie ein Teil der mittelgroßen Granulate im Brecher 16 zerkleinert und gemeinsam mit der Feinfraktion in den Lagersilo 3 gebracht werden. Ein Teil der mittelgroßen Granulatanteile wird, allenfalls nach Pufferung in einem Lagersilo verpackt, verladen oder anders deponiert bzw. verarbeitet.
  • In Fig. 2 ist nun der der Erfindung zugrundeliegende prinzipielle physikalische Zusammenhang zwischen dem Eintrittstrockengehalt des Schlammes in den Trockner und der im Trockner bei verschiedenen Endtrockengehalten entstehenden mittleren Korngröße des durch die Trocknung erhaltenen Granulates dargestellt. Dieser Zusammenhang gilt grundsätzlich für alle Arten der Schlammtrocknung, sei es in Trommel-, Fließbett oder Scheibentrocknern. Mit zunehmendem Endtrockengehalt nimmt der Feinkornanteil zu und die mittlere Korngröße am Ende des Trockenschrittes sinkt. Wenn andererseits mehr Rückmischmaterial eingesetzt wird und somit der Trockengehalt zu Beginn des Trockenschrittes im Verfahren steigt, entsteht ein um so höherer Feinanteil. Die angeführten Werte stellen beispielhaft übliche Werte bei Klärschlammtrocknern dar.
  • Die Anlage der Fig. 3 wurde zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren ausgelegt, was einerseits durch den Entfall des teuren und wartungsintensiven Brechers (Pos. 16 in Fig. 1) zwischen dem Sieb 15 und dem Lagersilo 3 und andererseits durch Vorhandensein einer Regeleinheit 17 erkennbar ist. Im übrigen sind alle Anlagenteile in Übereinstimmung mit Fig. 1 bezeichnet. Die - auch in Fig. 1 - nicht unbedingt notwendige Rückleitung 14 für die Überschußluft aus dem Trocknerkreislauf wurde hierbei weggelassen, da sie nicht im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren steht.
  • Die Regeleinheit 17 ist mit einer Einrichtung verbunden, welche die nach der Trocknung, d.h. nach dem Trockner 5, anfallenden Menge an Feinkornanteil ermittelt. Diese Einrichtung ist im vorliegenden Beispiel ein Füllstandsfühler 18 im Lagersilo 3, welcher Fühler 18 das Regelsignal für die Rückmischung des Feinkornanteils im Mischer 2 liefert. Sinkt der Füllstand im Silo 3 ab, d.h. wird vom Trockner weniger Feinmaterial geliefert, gibt die Regeleinheit 17 über zumindest eine Steuerleitung 19, 20 jeweils ein Signal an Einrichtungen - beispielsweise motorbetriebene Schneckenförderer - ab, welche die an dem Mischer 2 zugeführte Menge an zu trocknendem Schlamm vermindern und/oder die Menge an rückzumischendem Feinkornanteil - durch Drehzahlanpassung des Motors des Schneckenförderers - erhöhen. Dadurch sinkt zwar der Pegel im Lagersilo 3 vorerst noch weiter ab, es steigt aber der Trockengehalt nach dem Mischer 2 und vor dem Trocknungsvorgang an. Gemäß dem Diagramm der Fig. 2 steigt dadurch auch der Feinkornanteil nach dem Trockner 5 und im Sieb 15. Der Silo 3 wird dadurch wieder aufgefüllt, was vom Fühler 18 ermittelt und der Regeleinheit 17 gemeldet wird. Letztere vermindert dann durch entsprechende Signale über die Steuerleitung(en) 19, 20 die Feinkorn-Rückmischung wieder.
  • Bei Ansteigen des Feinkornpegels im Silo 3 wird in sinngemäßer Umkehrung der oben beschriebenen Regelung die Rückmischmenge aus dem Silo 3 reduziert und/oder der zugeführte Schlamm aus dem Naßgutsilo 1 vermehrt, bis der Pegelstand konstant bleibt oder wieder absinkt.
  • Die oben beschriebene Regelung findet statt, solange die anfallenden Mengen an Feinkorngranulat nach dem Trockner 5 innerhalb vorbestimmter Grenzen bleiben, welche im dargestellten Beispiel durch Pegel-Grenzwerte im Lagersilo 3 repräsentiert sind. Um übermäßigen Veränderungen des entstehenden und für die Zumischung vorgesehenen Feinmaterials entgegenzuwirken, wird bei einem Über- und Unterschreiten dieser Grenzwerte ein weiterer Regelkreis durch die Regeleinheit 17 in Kraft gesetzt. Dieser regelt die Feinkornmenge durch Einstellung des Endtrockengehaltes des Granulates nach der Trocknung, welcher Parameter durch das über den Sensor 21 erfaßte Signal der Austrittstemperatur des Trockners 5 repräsentiert ist. Solange der Pegel im Silo 3 zwischen der Maximal- und der Minimalmarke liegt, wird diese Temperatur bei einem konstanten Wert, beispielsweise 90°C, gehalten. Sollte der Pegel unter die Minimalmarke fallen, erhöht die Regeleinheit 17 beispielsweise die Leistung des Brenners 7, damit die Temperatur des Trocknungsvorganges und daraus resultierend auch den Endtrockengehalt. Wie wieder aus dem Diagramm der Fig. 2 ersichtlich ist, sinkt dabei die mittlere Korngröße am Trockneraustritt ab und es fällt somit wieder mehr Feinmaterial an.
  • Sinngemäß wird bei Überschreiten des Maximalpegels im Silo 3 zum Beispiel die Brennerleistung und damit auch die Trockner-Austrittstemperatur vermindert, wodurch die mittlere Korngröße des entstehenden Granulates steigt. Vorteilhafterweise werden im Beispiel der Fig. 3 auch weitere Regelgrößen erfaßt, so etwa über die Temperaturfühler 21, 22 die Temperatur zu Beginn und am Ende des Trockenvorganges, d.h. vor der Trocknertrommel 5 und nach dieser. Auch eine Beeinflußung der Brennerleistung ist über die Einrichtung 23 vorgesehen.
  • Allfällige geringe Mengen an - trotz der erfindungsgemäßen Regelung - entstehendem Überkorn werden im Sieb 15 abgetrennt und in einem Container 24 gesammelt.
  • Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise bei Fließbett-Trockner-Anlagen mit Granulatfeuerung kann der Granulatbrecher hinter dem Sieb ebenfalls entfallen, wobei lediglich der Brecher zur Feinzerkleinerung vor der Verbrennung erhalten bleiben muß. Damit ist auch hier die Durchführung des Verfahrens in einer weniger aufwendigen und mit geringerem Wartungsaufwand betreibbaren Anlage möglich.
  • Die Regeleinheit 17 kann je nach den Anforderungen einen Mikroprozessor mit einem die Regelzusammenhänge repräsentierenden, allenfalls an besondere Betriebsbedingungen anpaßbaren Programm oder auch eine fest verdrahtete Schaltung sein. Das Programm beinhaltet dabei selbstverständlich auch Abfrageschleifen für alle regelungsrelevanten Meßfühler. Anstelle der Regeleinheit 17 könnten auch lediglich beliebige Anzeigeeinrichtungen vorhanden sein und die notwendigen Einstellungen würden dann manuell erfolgen, etwa durch händisches Einstellen der Brennertemperatur, durch händisches Einstellen der Drehzahlen der Motoren für die Schneckenförderer oder funktionell gleichartiger Zuführeinrichtungen, und dgl.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Trocknen von Gut, insbesondere Klärschlamm, unter Erzeugung von Granulat aus dem Trocknungsgut, wobei bereits getrocknetes Feinmaterial dem noch zu trocknenden Gut zugemischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des nach dem Trocknen anfallenden Feinmaterials ermittelt und die Menge des dem zu trocknenden Guts zugemischten Feinmaterials umgekehrt proportional zur anfallenden Menge des Feinmaterials nachgeregelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des anfallenden Feinmaterials periodisch ermittelt und die Menge des zugemischten Materials ebenfalls periodisch nachgeregelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des anfallenden Feinmaterials kontinuierlich ermittelt und die Menge des zugemischten Materials ebenfalls kontinuierlich nachgeregelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockneraustrittstemperatur und/oder die Menge des dem Trocknungsschritt unterzogenen Trocknungsgutes als Regelgrößen zur Nachregelung der Menge des dem Trocknungsgut zugemischten Materials herangezogen werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich bei Unter- bzw. Überschreitung bestimmter Grenzwerte der anfallenden Menge an Feinmaterial eine weitere Regelung durch Anpassung des Trockengehaltes nach dem Trocknungsschritt erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockengehalt umgekehrt proportional zur anfallenden Menge an Feinmaterial nachgeregelt wird.
EP97103315A 1996-04-17 1997-02-28 Verfahren zum Trocknen von Gut, insbesondere Klärschlamm Ceased EP0802381A3 (de)

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