EP2401552B1

EP2401552B1 - Verfahren zur selbstgängigen verbrennung von schlamm

Info

Publication number: EP2401552B1
Application number: EP10706501A
Authority: EP
Inventors: Kaden Michael
Original assignee: Frodeno Christa Josefine
Current assignee: FRODENO CHRISTA JOSEFINE
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2010-02-06
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-02-06
Also published as: WO2010097162A1; ES2395531T3; PL2401552T3; DK2401552T3; EP2401552A1; DE102009010118A1; DE102009010118B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbstgängigen Verbrennung von Schlamm.
Bei dem in Rede stehenden Verfahren werden Schlämme zu deren Entsorgung selbstgängig, das heißt ohne äußere thermische Energiezufuhr verbrannt. Derartige Schlämme können insbesondere von Klärschlämmen gebildet sein.
Nach einer mechanischen Entwässerung mittels Pressen, Dekanter oder dergleichen weisen diese typischerweise einen Feststoffgehalt von etwa 18 bis 30 Prozent auf. Um diese Schlämme zu Zwecken der Entsorgung weiter zu behandeln wird nach aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren der mechanisch entwässerte Schlamm einem Trockner, zum Beispiel einem Trommel-, Scheiben- oder Etagentrockner zugeführt. Der dort getrocknete Schlamm wird dann einer Verbrennungseinheit, beispielsweise einer Wirbelschichtfeuerung, zugeführt und dort verbrannt. Das aus der Verbrennungseinheit ausgeführte, heiße Rauchgas wird bei diesen Verfahren als Heizmedium im Trockner genutzt.
Ein wesentlicher Nachteil hierbei ist, dass der konstruktive Aufwand und damit auch der Kostenaufwand zur Durchführung des Verfahrens unerwünscht groß ist. Weiterhin ist nachteilig, dass bei der Trocknung des Schlamms im Trockner, insbesondere dann, wenn es sich bei dem Schlamm um Klärschlamm handelt, Abgase mit organischen Bestandteilen entstehen, die mit einer Abgasanlage wie Aktivkohlefiltern ausgefiltert werden müssen. Dies stellt einen weiteren wesentlichen Kostenfaktor dar.
Insbesondere Klärschlämme, aber auch andere eiweißhaltige Schlämme verändern Ihre Stoffwerte bei einem Feststoffgehalt von ca. 30 - 70 % in der Art, dass sie die sogenannte Leimphase durchlaufen. Hierbei erhöht sich die Viskosität des Schlamms erheblich und es treten Probleme beim Fördern des Schlamms auf. Wird der Schlamm jedoch auf eine Temperatur von zum Beispiel größer 180 °C erhitzt so brechen die im Schlamm enthaltenen langkettigen Moleküle auf, der Schlamm hydrolisiert, und somit entsteht bei Erhöhung der Trockensubstanz keine Leimphase und der Schlamm hat eine wesentlich geringere Viskosität.
Die DE 31 03 417 A1 betrifft ein Verfahren zur Oxidation von festen Stoffen und wässrigen Schlämmen, insbesondere von festen Abfallstoffen wie Müll und Klärschlämmen in einem Ofen. Gemäß diesem Verfahren werden wässrige Schlämme, insbesondere Klärschlämme, in einer vorgebbaren Menge mit festen Stoffen, insbesondere zerkleinerten brennbaren, festen Abfallstoffen (Müll), intensiv vermischt, ohne Entwässerung in den Ofen eingespeist und unter Druck verbrannt, verschwelt oder vergast.
Die EP 0 304 783 A1 betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von wässrigen Klärschlämmen in Wirbelschichtöfen, wobei wässrige Mischungen von Klärschlämmen und TDI-Rückständen, die einen Feststoffgehalt von 25 bis 98 Gew.-% aufweisen und deren Anteil an TDI-Rückstand 25 bis 95 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt, beträgt, ohne weitere Energieträgerzufuhr verbrannt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels dessen eine kostengünstige und effiziente Verbrennung von Schlämmen ohne zusätzliche thermische Energiezufuhr ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur selbstgängigen Verbrennung von Schlamm mit hohem Wassergehalt. Der Schlamm wird vor Zuführung zu einer Verbrennungseinheit in einem Wärmetauscher unter Druck erhitzt, so dass das im Schlamm enthaltene Wasser nicht verdampft, sondern in einer flüssigen Phase bleibt.
Durch die erfindungsgemäße Erhitzung des Schlamms in einem Wärmetauscher vor der Zuführung zur Verbrennungseinheit kann eine signifikante Reduzierung des Kostenaufwands bei der selbstgängigen Verbrennung von Schlämmen erzielt werden. Dies beruht im Wesentlichen darauf, dass bei dem Verfahren kein kostenaufwendiger Trockner zum Trocknen von Schlamm mehr eingesetzt werden muss. Der Umstand, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein Trockner mehr benötigt wird, ist insbesondere bei der Verbrennung von Klärschlamm vorteilhaft. Die in einem Trockner beim Trocknen von Klärschlamm auffallenden Abgase entfallen nun, so dass auch hierfür keine entsprechende Abgasbehandlung, insbesondere zur Abscheidung von organischen Bestandteilen und auch Geruchsstoffen mehr vorgesehen werden muss, da diese bei der Verbrennung vollkommen zersetzt werden.
Außerdem werden die Probleme, welche in Verbindung mit der Leimphase bei der Erhöhung des Feststoffgehalts auftreten, gelöst.
Der zu verbrennende Schlamm weist einen hohen Wassergehalt auf, da durch eine vorab durchzuführende mechanische Entwässerung der Wassergehalt des Schlammes typischerweise nicht unter etwa 75 % gesenkt werden kann. Die Zufuhr dieses wasserhaltigen Schlamms zur Verbrennungseinheit erfolgt in Leitungen, durch welche der Schlamm mit hohen Drücken, die typischerweise bei mindestens 40 bar liegen, gepumpt werden. In diesen Leitungen wird der Schlamm mittels des Wärmetauschers erhitzt. Aufgrund des hohen Drucks kann der Schlamm hohe Wärmemengen aufnehmen, ohne dass hierbei das Wasser im Schlamm verdampft. Das Schlammwasser verbleibt somit in der flüssigen Phase und der Schlamm bleibt somit weiter pumpfähig. Bei der Erhitzung des Schlamms unter Druck, hydrolisiert dieser, das heißt große organische Moleküle werden aufgebrochen und die Viskosität des Schlammes verringert sich erheblich. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für eine kontrollierte Zufuhr des Schlamms zur Verbrennungseinheit und eine kompakte Auslegung der Anlagenkomponenten. Dort kann der vorab erhitzte Schlamm energieeffizient verbrannt werden.
Erfindungsgemäß wird die Pumpfähigkeit des dem Wärmetauscher zuzuführenden Schlamms dadurch noch erheblich verbessert, dass ein Teil des im Wärmetauscher erhitzten Schlamms rückgeführt und neuem, Rohschlamm bildenden Schlamm vor Zuführung zum Wärmetauscher unter Druck zugemischt wird. Dadurch wird die Temperatur des mit dem rückgeführten Schlamm gemischten Rohschlamms so erhöht, dass bei diesem im Wärmetauscher die Bildung einer Leimphase in
Form eines zähen Schlamms vermieden oder zumindest teilweise reduziert wird.
Durch die Rückführung eines Teils des im Wärmetauscher erhitzten Schlamms und dessen Mischung mit Rohschlamm, das heißt neuem, erstmalig dem Wärmetauscher zugeführten Schlamm, wird dieser Rohschlamm bereits vor Eintritt in den Wärmetauscher vorerhitzt. Vorzugsweise wird der Rohschlamm durch die Mischung mit bereits durch den Wärmetauscher gelaufenen Schlamm so stark erhitzt, dass die so erhaltene Mischung bei so hoher Temperatur liegt, dass sie im Wärmetauscher überhaupt keine Leimphase mehr durchläuft. Alternativ erfolgt die Mischung so, dass diese dann im Wärmetauscher nur sehr kurz und unvollständig die Leimphase durchläuft. In jedem Fall wird die durch die Schlammrückführung erzielte Vermeidung der Leimphase erreicht, dass der Schlamm bei Durchgang durch den Wärmetauscher gut pumpfähig bleibt und diesen somit gut passieren kann.
Wesentlich für eine selbstgängige Verbrennung des Schlamms ohne äußere thermische Energiezufuhr ist hierbei, dass dem Wärmetauscher zum Erhitzen des Schlamms das Rauchgas als Wärmetauschermedium zugeführt wird.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist der Wärmetauscher zum Erhitzen des Schlamms als Thermalöl-Wärmetauscher ausgebildet, wobei mittels des Rauchgases das Thermalöl erhitzt wird. Anstelle des Thermalöl-Wärmetauschers kann auch ein Wärmetauscher mit Hochdruckdampf oder Hochdruckheißwasser als Wärmetauschermedium verwendet werden.
Bereits mit dieser Variante wird eine effiziente und kostengünstige Verbrennung des Schlamms ermöglicht.
Die Verwendung von Thermalöl als Wärmeträger zwischen dem Rauchgas und dem Schlamm stellt eine alternative Ausführungsart des Verfahrens dar. Besonders vorteilhaft ist jedoch, dass dem Wärmetauscher zum Erhitzen des Schlamms das Rauchgas als Wärmetauschermedium zugeführt wird. Rohrschlangen sind dabei zum Erhitzen des Schlamms unter Druck zweckmäßig in den Rauchgaskanal hinter einer Wirbelschichtverbrennung als Verbrennungseinheit eingebaut. Diese könnte auch durch in die Wirbelschichtverbrennung eingebaute Tauchheizflächen oder durch Strahlungsheizflächen im Feuerraum verwirklicht werden.
Dieses Verfahren weist als zusätzlichen Vorteil auf, dass der Schlamm unmittelbar durch den Abgasstrom erhitzt werden kann, so dass auf Thermalöl Wärmetauscher oder eine entsprechende Einheit verzichtet werden kann.
Damit weist die Anlage zur Durchführung dieser Verfahrensvariante einen besonders kompakten und kostengünstigen Aufbau auf, wobei insbesondere auch die Baugrößen und Gewichte der Anlagenkomponenten gegenüber der Variante mit einem zwischengeschalteten Wärmeträger noch weiter signifikant reduziert sind.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1:: Anlage zur selbstgängigen Verbrennung von Schlamm gemäß dem Stand der Technik.
Figur 2:: Erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage zur selbstgängigen Verbrennung von Schlamm.
Figur 3:: Zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage zur selbstgängigen Verbrennung von Schlamm.
Figur 4:: T-Q-Diagramm für die Anlage gemäß Figur 2.
Figur 5:: T-Q-Diagramm für die Anlage gemäß Figur 3.

Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer aus dem Stand der Technik bekannten Anlage 1a zur selbstgängigen Verbrennung von Schlamm. Dabei ist im Folgenden stets von Klärschlamm als Beispiel für einen zu entsorgenden Schlamm die Rede.
Der Klärschlamm wird zunächst aus einem Reservoir 2 einer mechanischen Entwässerung 3 zugeführt, die von einer Presse oder dergleichen gebildet ist. Dort wird auf mechanischem Weg der Wassergehalt des Klärschlamms auf etwa 75 % reduziert. Von der mechanischen Entwässerung wird der Klärschlamm einem System 4a zur selbstgängigen Verbrennung zugeführt um den Klärschlamm ohne zusätzliche thermische Energiezufuhr zu verbrennen. Dabei wird der Klärschlamm zuerst über eine Leitung 5 einem Trockner 6 zugeführt, der typischerweise als Röhrentrockner ausgebildet ist. In dem Trockner 6 wird der Klärschlamm getrocknet. Um dabei entstehende Abgase zu filtern ist dem Trockner 6 eine nicht dargestellte Filteranlage wie zum Beispiel ein Aktivkohlefilter zugeordnet. Die Abluft des Trockners 6 wird aus dem System 4a über eine Leitung 7 ausgeleitet.
Der im Trockner 6 getrocknete Klärschlamm wird über eine Leitung 8 einer Verbrennungseinheit zugeführt, die zum Beispiel von einer Wirbelschichtfeuerung 9 gebildet ist. Ebenso wird der Verbrennungseinheit über eine Leitung 10 Verbrennungsluft zugeführt. Das in der Wirbelschichtfeuerung 9 entstehende heiße Rauchgas wird über eine Leitung 11 aus der Wirbelschichtfeuerung 9 ausgeführt und dem Trockner 6 als Heizmedium zugeführt. Mittels einer Wärmetauschereinheit 12 wird die Verbrennungsluft unter Verwendung der Wärme des Rauschgases erhitzt.
Die Figuren 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anlage 1 zur selbstgängigen Verbrennung von Schlamm, wobei dieser wieder beispielhaft als Klärschlamm ausgebildet ist. Bei beiden Ausführungsbeispielen wird der Klärschlamm aus einem Reservoir 2 einer mechanischen Entwässerung 3 wie einer Presse zugeführt. Dort wird auf mechanischem Weg der Wassergehalt des Klärschlamms auf etwa 75 % reduziert. Dann wird bei beiden Ausführungsbeispielen der Klärschlamm einem System 4 zur selbstgängigen Verbrennung zugeführt. Dort wird der Klärschlamm in einer Leitung 5 bei hohen Drücken, die typischerweise bei ca. 40 bar liegen, einer Verbrennungseinheit zugeführt, wobei jedoch der in der Leitung 5 geführte Klärschlamm zuvor unter Druck in einem Wärmetauschersystem erhitzt wird. Aufgrund des in der Leitung 5 herrschenden hohen Druckes bleibt der Klärschlamm bei der Erhitzung flüssig und kann so mit kompakten Anlagenbauteilen, insbesondere Leitungen 5 der Verbrennungseinheit zugeführt werden. Die aus der Verbrennungseinheit austretenden heißen Rauchgase werden dabei zur Erhitzung des Klärschlamms verwendet, wodurch ein geschlossenes System 4 ohne externe thermische Energiezufuhr erhalten wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 wird der Klärschlamm in der Leitung 5 einer Verbrennungseinheit in Form einer Wirbelschichtfeuerung 9 zugeführt. Alternativ kann die Verbrennungseinheit (ebenso wie beim folgenden Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3) von einer Zyklonfeuerung oder einem Drehrohrofen gebildet sein. Der Klärschlamm in der Leitung 5 wird mittels eines Wärmetauschersystems in Form eines Thermalöl-Wärmetauschers 13 erhitzt. Die Erhitzung des Klärschlamms erfolgt unter hohem Druck, so dass das im Schlamm enthaltene Wasser bis zur Entspannung in der Verbrennung in der flüssigen Phase bleibt.
Das in der Wirbelschichtfeuerung 9 bei der Verbrennung des Klärschlamms generierte Rauchgas wird über eine Leitung 14 einem Luftvorwärmer 15 zugeführt, um dort über eine Leitung 16 dem System 4 zugeführte Verbrennungsluft, die der Wirbelschichtfeuerung 9 zugeführt wird, zu erhitzen. Dann wird der Rauchgasstrom in der Leitung 14' dem Thermalöl-Wärmetauscher 13 zur Erhitzung des Thermalöls zugeführt. Schließlich wird der Rauchgasstrom über die Leitung 14" einem weiteren Luftvorwärmer 17 zu einer ersten Erhitzung der Verbrennungsluft zugeführt und dann über die Leitung 14"' aus dem System ausgeführt. Die Luftvorwärmer 15, 17 zur Erhitzung der Verbrennungsluft bilden weitere Wärmetauschersysteme.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 weist gegenüber der Ausführungsform gemäß Figur 2 einen noch weiter vereinfachten und damit noch kostengünstigeren Aufbau auf.
Der Klärschlamm wird wiederum aus dem Reservoir 2 einer mechanischen Entwässerung 3 zugeführt und dann über die Leitung 5 der Wirbelschichtfeuerung 9 zugeführt. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur 2 wird im vorliegenden Fall kein Thermalöl-Wärmetauscher 13 zur Erhitzung des Klärschlamms in der Leitung 5 benötigt, sondern nur ein einfacher Wärmetauscher 18. Diesem Wärmetauscher 18 wird das in der Wirbelschichtfeuerung 9 generierte, und über eine Leitung 19 ausgeführte Rauchgas als Wärmetauschermedium zugeführt. Dabei ist dem Wärmetauscher 18 im Rauchgasstrom ein Luftvorwärmer 20 als weiteres Wärmetauschersystem vorgeordnet, wobei in dem Luftvorwärmer 20 über eine Leitung 21 der Wirbelschichtfeuerung 9 zugeführte Verbrennungsluft erhitzt wird. Der Rauchgasstrom am Ausgang des Wärmetauschers 18 wird über eine Leitung 19' aus dem System 4 ausgeleitet. Die Wärmetauscher zur Schlammerhitzung und Luftvorwärmung sind sinnvollerweise im Rauchgaskanal hinter der Verbrennung eingebaut.
Figur 4 zeigt ein T-Q-Diagramm, das heißt ein Temperatur-Wärme-Diagramm für die Anlage 1 gemäß Figur 2. In dem Diagramm gemäß Figur 4 ist mit I die Temperatur-Wärme-Kurve des aus der Wirbelschichtfeuerung 9 ausgeleiteten Rauchgases bezeichnet. Dabei ist mit a der ummittelbare Austritt des Rauchgases aus der Wirbelschichtfeuerung 9 bezeichnet. Die Temperatur des Rauchgases bei Austritt aus der Wirbelschichtfeuerung 9 beträgt ca. 800°C, wie aus Figur 4 ersichtlich ist. Die Temperatur-Wärme-Kurve bildet eine monoton fallende Gerade bis zu dem Punkt b, der den Austritt des Rauchgases aus dem System 4 bildet. Dort beträgt die Austrittstemperatur des Rauchgases etwa 270°C.
Das Rauchgas wird innerhalb des Systems 4 den beiden Luftvorwärmern 15, 17 und dem Thermalöl-Wärmetauscher 13 zugeführt, wo das Rauchgas jeweils Wärme an die dortigen Wärmetauschermedien abgibt. In Figur 4 ist mit II die Temperatur-Wärme-Kurve der im Luftvorwärmer 15 erhitzten, der Wirbelschichtfeuerung 9 zugeführten Verbrennungsluft bezeichnet. Weiter ist in Figur 4 mit III die Temperatur-Wärme-Kurve des Thermalöls des Thermalöl-Wärmetauschers 13 bezeichnet. Schließlich ist in Figur 4 mit IV die Temperatur-Wärme-Kurve der im Luftvorwärmer 17 erhitzten, in das System 4 eingeleiteten kalten Luft bezeichnet.
Durch die Wärmezufuhr des Rauchgases wird im Luftvorwärmer 15 die der Wirbelschichtfeuerung 9 zuzuführende, bereits im Luftvorwärmer 17 vorerhitzte Verbrennungsluft weiter erhitzt und zwar von einer Temperatur von etwa 320°C (unteres Ende der Kurve II) bis auf eine Temperatur von etwa 734°C (oberes Ende der Kurve II). Dementsprechend kühlt sich dabei das Rauchgas von der Ausgangstemperatur von 800°C (Punkt a der Kurve I) bis auf eine Temperatur von etwa 654°C als (Punkt c auf der Kurve I) ab.
Dabei ist die Steigung der Kurve II größer als die Steigung der Kurve I, da die Luftmenge im Luftvorwärmer 15 erheblich geringer ist als die Rauchgasmenge.
Nach der Erhitzung der Luft im Luftvorwärmer 15 wird das Rauchgas dem Thermalöl-Wärmetauscher 13 zugeführt. Dabei gibt das Rauchgas Wärme an das Thermalöl ab, so dass sich das Rauchgas von der Temperatur vom 654°C (Punkt c auf der Kurve I) auf eine Temperatur von etwa 375°C (Punkt d auf der Kurve I) abkühlt.
Schließlich wird das Rauchgas vom Ausgang des Thermalöl-Wärmetauschers 13 dem weiteren Luftvorwärmer 17 zugeführt, wo die in das System 4 eingeleitete kalte Luft erhitzt wird. Wie aus Figur 4 ersichtlich, wird durch die Wärmeabgabe des Rauchgases die Luft im Luftvorwärmer 17 von der Temperatur 375°C (Punkt d auf der Kurve I) auf die Austrittstemperatur 270°C (Punkt b auf der Kurve I) abgekühlt. Dadurch wird die Luft im Luftvorwärmer 17 von der Eintrittstemperatur 20°C (rechtes Ende der Kurve IV) auf etwa 319°C (linkes Ende der Kurve IV) erhitzt.
Die Komponenten der Anlage 1 sind auszulegen, dass die Ausgangstemperatur des Rauchgases bei Austritt aus dem System 4 möglichst gering ist, damit viel Wärme des Rauchgases auf die Komponenten der Anlage 1, nämlich den Thermalöl-Wärmetauscher 13 und die Luftvorwärmer 15, 17 übertragen wird. Diese Anforderung ist bei der Anlage 1a gemäß Figur 2 relativ gut erfüllt, da die Ausgangstemperatur des Rauchgases (Punkt b auf der Kurve I) bei etwa 270°C liegt. Eine weitere Anforderung besteht darin, dass die Abstände der Kurven II, III, IV zur Temperatur-Wärme-Kurve des Rauchgases möglichst groß sind, da dann große Temperaturdifferenzen in den Anlagenkomponenten realisiert werden, wodurch die Baugrößen der Anlagenkomponenten klein gewählt werden können. Auch diese Anforderung ist, wie aus Figur 4 ersichtlich, bei der Anlage 1 gemäß Figur 2 relativ gut erfüllt.
Figur 5 zeigt ein T-Q-Diagramm für die Anlage 1 gemäß Figur 3. Analog zu Figur 4 ist auch im T-Q-Diagramm mit I die Temperatur-Wärme-Kurve des Rauchgases bezeichnet. Dabei ist wieder mit a der unmittelbare Austritt des Rauchgases aus der Wirbelschichtfeuerung 9 bezeichnet, wo die Temperatur des Rauchgases etwa bei 800°C liegt. Durch die Verwendung des Rauchgases als Wärmetauschermedium für den Luftvorwärmer 20 und den Wärmetauscher 18 sinkt die Temperatur des Rauchgases bis zum Austritt aus dem System 4 auf eine Austrittstemperatur von 182°C ab (Punkt b der Kurve I).
In Figur 5 ist mit II die Temperatur-Wärme-Kurve der Verbrennungsluft im Luftvorwärmer 20 bezeichnet. Schließlich ist in Figur 5 mit III die Temperatur des Klärschlamms bezeichnet, wobei mit d (rechtes Ende der Kurve III) der Eintritt des Klärschlamms in den Wärmetauscher 18 bezeichnet ist, und mit e der Austritt des Klärschlamms aus dem Wärmetauscher 18 beziehungsweise der Eintritt des Klärschlamms in die Wirbelschichtfeuerung 9 bezeichnet ist. Durch die Erhitzung der Verbrennungsluft für die Wirbelschichtfeuerung 9 im Luftvorwärmer 20 mittels des Rauchgases wird das Rauchgas von 800°C (Punkt a der Kurve I) auf eine Temperatur von etwa 615°C (Punkt c der Kurve I) abgekühlt. Entsprechend wird die Verbrennungsluft für die Wirbelschichtfeuerung 9 im Luftvorwärmer 20 von einer Ausgangstemperatur von 20°C bei Eintritt in das System 4 (rechtes Ende der Kurve II) auf eine Temperatur von 548°C (linkes Ende der Kurve II) erhitzt. Da die Rauchgasmenge erheblich größer ist als die Menge der Verbrennungsluft, ist die Steigung der Kurve I für das Rauchgas kleiner als die Steigung der Kurve II für die Verbrennungsluft.
Durch die Erhitzung des Klärschlamms im Wärmetauscher 18 mittels des Rauchgases wird das Rauchgas von der Temperatur 615°C (Punkt c auf der Kurve I) bis auf die Austrittstemperatur aus dem System 4 von 182°C (Punkt b auf der Kurve I) abgekühlt. Dabei wird der Klärschlamm ausgehend von der Temperatur 20°C (Punkt d auf der Kurve III) bis auf eine Temperatur von etwa 288°C (Punkt e auf der Kurve III) erhitzt. Da der Klärschlamm unter Druck steht verbleibt das Wasser des Schlamms in der flüssigen Phase.
Wie aus dem Vergleich der Figuren 4 und 5 ersichtlich, weist die Anlage 1 gemäß Figur 3 bessere Leistungswerte als die Anlage 1a gemäß Figur 2 auf. So wird bei dem Diagramm gemäß Figur 5 mit 182°C eine Austrittstemperatur des Rauchgases bei Austritt aus dem System 4 erhalten, die erheblich geringer ist als die Austrittstemperatur von 270°C bei dem Diagramm gemäß Figur 4. Weiterhin werden bei dem Diagramm gemäß Figur 5 höhere Temperaturdifferenzen zwischen der Kurve I des Rauchgases und den restlichen Kurven II, III erzielt, als dies bei dem Diagramm gemäß Figur 4 der Fall ist. Daraus folgt, dass für die Anlage 1 gemäß Figur 3, wo kein Thermalöl-Wärmetauscher 13 benötigt wird, erheblich energieeffizienter arbeitet als die Anlage 1 gemäß Figur 2, wo ein Thermalöl-Wärmetauscher 13 benötigt wird. Zudem können die Baugrößen der Anlagenkomponenten bei der Anlage 1 gemäß Figur 3 erheblich kleiner dimensioniert werden als bei der Anlage 1 gemäß Figur 2.
Die Erfindung ist nicht auf die konkreten Auslegungen der Anlagen gemäß den Figuren 4 und 5 begrenzt.
Insbesondere für die Ausführungsform gemäß Figur 5 sind Anlagenauslegungen möglich, bei denen eine Austrittstemperatur des Rauchgases aus dem System 4 erhalten wird, die bei 80°C oder sogar darunter liegt.

Bezugszeichenliste

(1): Anlage
(1a): Anlage
(2): Reservoir
(3): Entwässerung
(4): System
(4'): System
(5): Leitung
(6): Trockner
(7): Leitung
(8): Leitung
(9): Wirbelschichtfeuerung
(10): Leitung
(11): Leitung
(12): Wärmetauscher
(13): Thermalöl-Wärmetauscher
(14): Leitung
(14'): Leitung
(14"): Leitung
(15): Luftvorwärmer
(16): Leitung
(17): Luftvorwärmer
(18): Wärmetauscher
(19): Leitung
(19'): Leitung
(20): Luftvorwärmer
(21): Leitung

Claims

Verfahren zur selbstgängigen Verbrennung von Schlamm mit hohem Wassergehalt, wobei der Schlamm vor Zuführung zu einer Verbrennungseinheit in einem Wärmetauscher (18) unter Druck erhitzt wird, so dass das im Schlamm enthaltene Wasser nicht verdampft, sondern in der flüssigen Phase bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des im Wärmetauscher (18) erhitzten Schlamms rückgeführt und neuem Rohschlamm, vor Zuführung zum Wärmetauscher (18), unter Druck zugemischt wird, wobei die Temperatur des mit dem rückgeführten Schlamm gemischten Rohschlamms soweit erhöht wird, dass dieser schon vor Eintritt in den Wärmetauscher hydrolisiert und somit die Viskosität des Schlamms erheblich vermindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme, die in aus der Verbrennungseinheit ausgeleitetem Rauchgas enthalten ist, zur Erhitzung des Schlamms verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wärmetauscher (18) zum Erhitzen des Schlamms das Rauchgas als Wärmetauschermedium zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (18) zum Erhitzen des Schlamms als Thermalöl-Wärmetauscher (13) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Rauchgases das Thermalöl erhitzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Thermalöl-Wärmetauschers (13) ein Wärmetauscher (18) mit Hochdruckdampf oder Hochdruckheißwasser als Wärmetauschermedium verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgasstrom dem Wärmetauscher (18) zum Erhitzen von Schlamm ein Luftvorwärmer (15, 20) zur Erhitzung von Luft, die der Verbrennungseinheit zugeführt wird, vorgeordnet und/oder nachgeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbrennungseinheit eine Wirbelschichtfeuerung (9), eine Zyklonfeuerung oder ein Drehrohrofen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass hiermit eine selbstgängige Verbrennung von Klärschlamm durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klärschlamm vor der Verbrennung mechanisch entwässert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Klärschlamm nach der mechanischen Entwässerung einen Festsstoffgehalt im Bereich von 18 bis 30 % aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klärschlamm nach der mechanischen Entwässerung einen Feststoffgehalt von etwa 25 % aufweist.