EP1371902B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von Schwimmschlamm - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von Schwimmschlamm Download PDF

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EP1371902B1
EP1371902B1 EP03090164A EP03090164A EP1371902B1 EP 1371902 B1 EP1371902 B1 EP 1371902B1 EP 03090164 A EP03090164 A EP 03090164A EP 03090164 A EP03090164 A EP 03090164A EP 1371902 B1 EP1371902 B1 EP 1371902B1
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cake
scum
duct
floating
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/442—Waste feed arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/001—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals for sludges or waste products from water treatment installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/70—Blending
    • F23G2201/702—Blending with other waste
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/50209—Compacting waste before burning

Definitions

  • the invention relates to a method for burning scum and an apparatus for carrying out the method, which find application with sewage sludge incineration.
  • dissolved or emulsified oils and fats are continually added to the wastewater treatment process in fluctuating concentrations via the wastewater feed.
  • floating substances are known to be deposited by reducing the flow rate in the pre-treatment stage density-dependent on the water surface and removed by clearing devices from the wastewater treatment process.
  • the floating sludge is subsequently dewatered for weight reduction and disposed of basically outside a sewage treatment plant or a recovery process, for example by the production of industrial grease supplied.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for burning scum, which allow a reduction of pipeline pressure losses and minimization of the additional fuel requirement with the sewage sludge incineration.
  • the object is achieved in that the scum is introduced via a conveyor in a scum line. Thereafter, the scum is dosed into a mud cake line with the sludge cake consisting of sewage sludge and fed together via the sludge cake line the fluidized bed combustion furnace and then burned.
  • the dosing takes place via an annular nozzle, which allows a uniform material distribution on the pipe circumference, or a single-point dosing. Since the compacted, non-sticky sludge cake does not mix with the flowable scum, a partial slip film forms between the pipe wall and the sludge cake. The sliding film reduces the pipe friction losses and thus reduces the energy required for pumping the sludge cake.
  • the scum is exothermally burned against the sludge cake and thus minimizes the need for additional fuel in the combustion of the sludge cake.
  • a floating sludge line Before a floating sludge line is a pre-pressing with eccentric screw, in which the scum is located.
  • This floating sludge line is connected to a sludge cake line and flows through several sludge cake lances in a fluidized bed furnace. The sludge cake lances are evenly distributed around the periphery of the fluidized bed combustor.
  • a pressure gauge for measuring the pipeline pressure and an induction measuring device for measuring the volume flow are attached on the floating sludge line and the sludge cake line.
  • the sludge cake promoted by the sludge cake pump 11 coincides with the incorporation of the scum line with the scum.
  • the scum is distributed by means of a single-point dosing 12 on the circumference of the sludge cake 13. Due to the high density of the sludge cake, the scum does not mix with the sludge cake, but forms a partial sliding film between the pipe wall and sludge cake.
  • the onset reduction of the pipe friction losses requires down-regulation of the sludge cake pump 11 to the original sludge cake volumetric flow, which is continuously measured by an induction meter 14.
  • the sludge cake line 13 is divided further in the course and opens into several, evenly distributed on the circumference of the fluidized bed combustion furnace 15 Mud cake lances 16.
  • the fluidized bed itself ensures a rapid and uniform distribution and mixing of scum and mud cake. Due to the high calorific value of the scum, the support oil firing in the form of fuel oil is reduced according to the desired firing temperatures.

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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von Schwimmschlamm und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die mit der Klärschlammverbrennung Anwendung finden.
  • In einer Kläranlage werden über den Abwasserzulauf neben Fäkalien, Rechengut und Schwerstoffen, gelöste oder emulgierte Öle und Fette kontinuierlich in schwankenden Konzentrationen in den Abwasserreinigungsprozess eingetragen. Diese Schwimmstoffe werden bekannterweise mittels Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit in der Vorklärstufe dichteabhängig an der Wasseroberfläche abgeschieden und über Räumeinrichtungen aus dem Abwasserreinigungsprozess entfernt.
  • Üblicherweise wird der Schwimmschlamm zur Gewichtsreduktion anschließend entwässert und grundsätzlich außerhalb einer Kläranlage entsorgt oder einem Verwertungsprozess, beispielsweise durch Herstellung von Industriefett, zugeführt.
  • Nach der DE 33 07 509 A1 werden Schwimmstoffe durch Zugabe von Chemikalien gelöst. Der Anteil an schwimmfähigen Kunststoffen wird nicht aufgelöst und baut sich mit den bekannten Nachteilen weiterhin als Schwimmdecke im Nacheindicker auf. Aufgrund des schwankenden Anteils an löslichen Schwimmstoffen wird zur Sicherstellung des Verfahrens immer eine Chemikalien-Überschussdosierung durchgeführt. Nach der Entwässerung des eingedickten Schlammes gelangt der Chemikalienüberschuss über die Zentratrückführung in den Klärprozess und führt zu einer Erhöhung des chemischen Sauerstoffbedarfs und damit zu einer wirtschaftlichen Belastung, infolge des höheren Sauerstoffeintrages in die Belebung oder bei Kläranlagen ohne biologische Reinigungsstufe zur Belastung des Klarwasserablaufes.
  • Es ist nach der DE 199 23 108 A1 ein Verfahren zur Auftrennung von Stoffgemischen in die einzelnen Bestandteilfraktionen bekannt, das zur Auftrennung von Stoffgemischen in die einzelnen Bestandteilfraktionen dient. Die jeweiligen Fraktionen werden anschließend separat den entsprechenden Verwertungsmöglichkeiten zugeführt.
  • Nachteilig hierbei ist, dass die Verwertungsmöglichkeiten entsprechend der abfallrechtlichen Auflagen stark eingeschränkt sind. Es müssen ausreichend Stapelkapazitäten zur Überbrückung von Transport- und Verwertungsengpässen vorgehalten werden. Soweit für die Organikfraktion eine Kompostierung vorgesehen ist, entsteht eine erhebliche Belastung für die Umwelt durch Geruchsemissionen.
  • Bei einem weiteren Verfahren ( DE 34 40 754 C2 ) wird Schwimmschlamm weiteren Stoffkomponenten zugemischt und letztendlich kompostiert. Die Minimierung von Geruchsemissionen erfordert vom Verwerter ein zügiges Untermischen mit leicht rottbarem Material um einen Faulungsprozess einzuschränken. Die Verwertung wird nicht beim Erzeuger durchgeführt, da dieser lediglich einen Teil der benötigten Stoffkomponenten liefert. Die energetische Nutzung der Schwimmstoffe wird, soweit verfahrenstechnisch überhaupt möglich, nicht beim Erzeuger stattfinden.
  • Weitere Verfahren ( DE 100 15 441 A1 , DE 37 08 079 C2 ) beschreiben die Aufbereitung von Schwimmschlamm. Der aufbereitete Schwimmschlamm wird einem Verwertungsverfahren zugeführt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbrennen von Schwimmschlamm anzugeben, die eine Reduzierung von Rohrleitungsdruckverlusten und eine Minimierung des Zusatzbrennstoffbedarfs mit der Klärschlammverbrennung ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schwimmschlamm über eine Fördereinrichtung in eine Schwimmschlammleitung eingebracht wird.
    Danach wird der Schwimmschlamm in eine Schlammkuchenleitung mit dem aus Klärschlamm bestehenden Schlammkuchen dosiert und gemeinsam über die Schlammkuchenleitung dem Wirbelschichtverbrennungsofen zugeführt und anschließend verbrannt.
  • Die Dosierung erfolgt über eine Ringdüse, die eine gleichmäßige Stoffverteilung am Rohrleitungsumfang ermöglicht, oder einer Einpunktdosierung. Da der verdichtete, stichfeste Schlammkuchen sich nicht mit dem fließfähigen Schwimmschlamm vermischt, bildet sich zwischen Rohrleitungswandung und Schlammkuchen ein partieller Gleitfilm aus. Durch den Gleitfilm werden die Rohrreibungsverluste herabgesetzt und somit der für das Pumpen des Schlammkuchens erforderliche Energieaufwand reduziert.
  • Der Schwimmschlamm wird entgegen dem Schlammkuchen exotherm verbrannt und somit minimiert sich der Bedarf an Zusatzbrennstoff bei der Verbrennung des Schlammkuchens.
  • Vor einer Schwimmschlammleitung ist eine Vorpresseinrichtung mit Exzenterschnecke, in der sich der Schwimmschlamm befindet, angeordnet. Diese Schwimmschlammleitung ist mit einer Schlammkuchenleitung verbunden und mündet über mehrere Schlammkuchenaufgabelanzen in einem Wirbelschichtofen.
    Die Schlammkuchenaufgabelanzen sind gleichmäßig auf den Umfang des Wirbelschichtverbrennungsofens verteilt.
    An der Schwimmschlammleitung und der Schlammkuchenleitung sind ein Manometer zur Messung des Rohrleitungsdrucks und ein Induktionsmessgerät zur Messung des Volumenstroms angebracht.
  • Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel in Figur 1 näher erläutert.
    Die in einem Schwimmschlammvorlagebehälter 1 eingebaute Austragsschnecke 2 fördert die Schwimmstoffe in den Übergabetrichter einer Exzenterschneckenpumpe 3 mit Vorpresseinrichtung 4. Nach Einschalten der Pumpe steigt der durch das Manometer 5 angezeigte Rohrleitungsdruck in der Schwimmschlammleitung 6. Mit Überschreiten des vom Manometer 7 der Schlammkuchenleitung gemessenen Rohrleitungsdruckes wird der Kugelhahn 8 geöffnet und der Förderweg in die Schlammkuchenleitung freigegeben. Die Rückschlagklappe 9 verhindert bei einem Pumpenausfall den Rückfluss von Schlammkuchen in die Schwimmschlammleitung 6. Der mittels eines Induktionsmessgerätes 10 gemessene Schwimmschlammvolumenstrom wird über die Regelung der Pumpendrehzahl, entsprechend dem beim Verbrennungsvorgang momentanen Zusatzenergiebedarf, eingestellt.
  • Der von der Schlammkuchenpumpe 11 geförderte Schlammkuchen trifft an der Einbindung der Schwimmschlammleitung mit dem Schwimmschlamm zusammen.
    Der Schwimmschlamm wird mittels einer Einpunktdosierung 12 am Umfang der Schlammkuchenleitung 13 verteilt. Aufgrund der hohen Verdichtung des Schlammkuchens vermengt sich der Schwimmschlamm nicht mit dem Schlammkuchen, sondern bildet zwischen Rohrleitungswandung und Schlammkuchen einen partiellen Gleitfilm. Die eintretende Reduzierung der Rohrreibungsverluste erfordert das Herunterregeln der Schlammkuchenpumpe 11 auf den ursprünglichen Schlammkuchenvolumenstrom, der mittels eines Induktionsmessgerätes 14 kontinuierlich gemessen wird.
  • Die Schlammkuchenleitung 13 teilt sich im weiteren Verlauf auf und mündet in mehreren, gleichmäßig auf den Umfang des Wirbelschichtverbrennungsofens 15 verteilten Schlammkuchenaufgabelanzen 16. Die Wirbelschicht selbst sorgt für eine schnelle und gleichmäßige Verteilung und Vermengung von Schwimmschlamm und Schlammkuchen. Aufgrund des hohen Heizwertes des Schwimmschlammes wird die Stützölfeuerung in Form von Heizöl entsprechend der gewünschten Feuerungstemperaturen zurückgefahren.
    • Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
    • 1
    Schwimmschlammvorlagebehälter
    2
    Austragsschnecke
    3
    Exzenterschneckenpumpe
    4
    Vorpresseinrichtung
    5
    Manometer der Schwimmschlammleitung
    6
    Schwimmschlammleitung
    7
    Manometer der Schlammkuchenleitung
    8
    Kugelhahn
    9
    Rückschlagklappe
    10
    Induktionsmessgerät der Schwimmschlammleitung
    11
    Schlammkuchenpumpe
    12
    Einpunktdosierung
    13
    Schlammkuchenleitung
    14
    Induktionsmessgerät der Schlammkuchenleitung
    15
    Wirbelschichtverbrennungsofen
    16
    Aufgabelanzen

Claims (5)

  1. Verfahren zum Verbrennen von Schwimmschlamm, das mit Klärschlammverbrennung durchgeführt wird, wobei
    der Schwimmschlamm über eine Fördereinrichtung in eine Schwimmschlammleitung (6) eingebracht, in eine Schlammkuchenleitung (13) mit dem aus Klärschlamm bestehenden Schlammkuchen dosiert und gemeinsam über die Schlammkuchenleitung (13) dem Wirbelschichtverbrennungsofen (15) zugeführt und anschließend gemeinsam verbrannt wird.
  2. Verfahren nach dem Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dosierung des Schwimmschlammes gleichmäßig unter Bildung eines Gleitfilmes durchgeführt wird.
  3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1, wobei
    eine Vorpresseinrichtung (4) mit einer Exzenterschnecke (3), in der sich der Schwimmschlamm befindet, vor einer Schwimmschlammleitung (6), die mit einer den aus Klärschlamm bestehenden Schlammkuchen führenden Schlammkuchenleitung (13) verbunden ist, und über mehrere vorhandene Schlammkuchenaufgabelanzen (16) in einem Wirbelschichtverbrennungsofen (15) mündet, angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach dem Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an der Schwimmschlammleitung (6) und der Schlammkuchenleitung (13) jeweils ein Manometer (5) und (7) zur Messung des Rohrleitungsdruckes sowie jeweils ein Induktionsmessgerät (10) und (14) zur Messung des Volumenstromes angebracht sind.
  5. Vorrichtung nach dem Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schlammkuchenaufgabelanzen (16) gleichmäßig auf den Umfang des Wirbelschichtverbrennungsofens (15) verteilt sind.
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