NL1035274C2 - Werkwijze alsmede inrichting voor het verwerken van organisch materiaal omvattend slib. - Google Patents

Description

Werkwijze alsmede inrichting voor het verwerken van organisch materiaal omvattend slib

BESCHRIJVING

5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwerken van organisch materiaal omvattend slib, welk slib wordt gedroogd met behulp van een pulserende verbranding.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het verwerken van organisch materiaal omvattend slib, welke inrichting is voorzien van 10 ten minste een pulserende verbrander omvattende een verbrandingskamer waaromheen het slib te drogen is.

Een dergelijke werkwijze en inrichting zijn bekend uit de Duitse octrooipublicatie DE-43.16.752. In deze bekende inrichting wordt met behulp van een leiding het te drogen slib tot in de inrichting getransporteerd, waarna het slib 15 onder andere door de warmte van de centraal in de inrichting opgestelde pulserende verbrander wordt gedroogd. De pulserende verbranding wordt opgewekt en in stand gehouden door aardgas als brandstof te gebruiken. Het gedroogde slib wordt dan met een schroeftransporteur afgevoerd om bijvoorbeeld te worden toegepast als kattenbakvulling.

20 Ondanks dat de bekende werkwijze en inrichting de voordelen van een pulserende verbranding en een pulserende verbrander omvatten, kost de uit de hiervoor genoemde Duitse octrooipublicatie bekende werkwijze en inrichting relatief veel brandstof in de vorm van aardgas ten opzichte van de hoeveelheid te verwerken / te drogen slib.

25 Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding om een milieuvriendelijkere werkwijze voor het verwerken van organisch materiaal omvattend slib te verschaffen.

Dit doel wordt bereikt bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, doordat ten minste een gedeelte van het met behulp van de pulserende 30 verbranding gedroogde slib wordt gebruikt als brandstof voor de pulserende verbranding.

Door ten minste een gedeelte van het organisch materiaal omvattend gedroogde slib als brandstof te gebruiken, is veel minder brandstof in de vorm van aardgas of biogas benodigd voor de pulserende verbanding voor het 1035274 2 drogen van het natte slib. Alle organisch materiaal omvattende slibsoorten kunnen worden verwerkt met behulp van de werkwijze en inrichting volgens de onderhavige uitvinding. Met slib wordt bij de werkwijze en inrichting volgens de onderhavige uitvinding een natte kleverige organisch materiaal omvattende massa bedoeld zoals 5 bijvoorbeeld zuiveringsslib, olie bevattende bleekaarde, kippenmest, uitgewerkte bierzuiveringsmiddelen, reststoffen van uitgeperste olie-algen, papierslib en champignonmest.

Bij voorkeur wordt de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding ingezet om zuiveringsslib of ook wel rioolslib genoemd te drogen / verbranden. De 10 hoeveelheid zuiveringsslib afkomstig van rioolwaterzuiveringsinstallaties en afvalwaterzuiveringsinstallaties bij bedrijven en instellingen omvatte in Nederland in 2005 ongeveer 523 miljoen kg Droge Stof, waarvan het grootste gedeelte in 2005 door conventionele verbrandingsinstallaties werd verbrand.

Het grote voordeel van een pulserende verbranding ten opzichte van 15 een conventionele verbranding van zuiveringsslib is onder andere de lage NOx uitstoot. Het pulserende verbrandingsproces is zo snel dat NOx geen kans heeft om te vormen: de verblijftijd in de verbrandingskamer van een normale verbrander is in de orde van seconden, bij de pulserende verbrander in de orde van milliseconden. Het toepassen van een pulserende verbrander in plaats van een conventionele 20 verbrander is derhalve beter voor het milieu. In de pulserende verbrander vindt ten gevolge van de turbulentie een uitstekende menging plaats van de brandstof met de omringende lucht, waardoor de temperatuur van de gassen zo snel daalt dat NOx geen tijd heeft om zich te vormen. Tevens verschaft een pulserende verbrander door deze turbulentie een uitstekende en volledigere verbranding van het droge 25 zuiveringsslib. Bij deze relatief volledige verbranding van het slib bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding ontstaan relatief weinig afvalstoffen.

Naast deze milieuvriendelijke, volledige en derhalve relatief weinig afval producerende pulserende verbranding van het zuiveringsslib hoeft tevens bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding slechts een beperkte hoeveelheid, 30 relatief schaarse alsmede dure fossiele brandstof te worden toegepast. Dit levert een aanzienlijke brandstofbesparing op, met een positief effect op het milieu omdat de totale C02 uitstoot wordt verminderd. Het eventueel niet als brandstof voor de pulserende verbranding gebruikte gedeelte van het organisch gedroogde slib kan voor bekende hergebruiktoepassingen zoals kattenbakvulling of als brandstof of 3 grondstof in cementovens worden ingezet.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, wordt gekenmerkt, doordat het slib voordat het wordt gedroogd met behulp van de pulserende verbranding wordt ingedikt tot een Droge 5 Stof percentage (DS %) van ten minste 10 %, bij voorkeur ten minste 15 %.

Met behulp van bijvoorbeeld zeefbanden of centrifuges wordt het natte slib ingedikt. Het gebruik van zeefbanden en/of centrifuges is een relatief eenvoudige en energetisch gunstige oplossing voor het als een eerste fase drogen / indikken van de natte slib. Het indikken van het natte slib is niet strikt noodzakelijk, 10 maar zorgt wel voor een effectiever verder droogproces dat wordt uitgevoerd met behulp van de pulserende verbranding.

Een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het met behulp van de pulserende verbanding gedroogde slib ten minste een Droge Stof percentage (DS %) heeft van 70%, bij voorkeur ten minste 15 80%.

Het gedroogde slib dient een minimaal Droge Stof percentage (DS %) te omvatten voordat het efficiënt en als goedwerkend alternatief voor de conventionele brandstof zoals aardgas of biogas kan worden verbrand in een pulserende verbranding.

20 Een nog andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt doordat de pulserende verbranding wordt uitgevoerd in een verbrandingskamer, waarbij het te drogen slib wordt verplaatst van rondom de verbrandingskamer tot achter een open uiteinde van de verbrandingskamer, voor het met behulp van een gepulste stroom van hete verbrandingsgassen verder drogen 25 van het slib tot een gewenst Droge Stof percentage (DS %).

Bij voorkeur is rondom de verbrandingskamer een tank gebouwd waarin het (ingedikte) natte slib wordt opgevangen. De wanden van de verbrandingskamer zijn relatief warm, waardoor het relatief natte slib wordt verwarmd. Bij voorkeur omvat de verbrandingskamer een langgerekte pijpvorm met 30 een uiteinde waar de hete verbrandingsgassen kunnen uittreden. Bij een dergelijke verbrandingskamer kan het grootste gedeelte van de verbranding plaatsvinden buiten de verbrandingskamer, dat wil zeggen voorbij het uiteinde van de verbrandingskamer. Met behulp van een verdeler / extruder wordt het slib als een buis vanuit de tank verplaatst naar een ruimte achter de verbrandingskamer, 4 waardoor het slib in contact komt te staan met de warme pulserende verbrandingsstromen afkomstig uit de verbrandingskamer. Onder invloed van de zwaartekracht zal het slib dat wordt gedroogd naar beneden vallen. Bij voorkeur is daarvoor een droogopstelling van kegelvormige panelen voorzien voor het verder 5 drogen van het slib tot niet klevende deeltjes. Na het doorlopen van de droogopstelling worden eventueel (automatisch) monsters genomen van het slib om te verifiëren of het slib het gewenste Droge Stof percentage omvat, voordat het droge slib wordt toegevoerd aan de verbrandingskamer om te worden verbrand met behulp van een pulserende verbranding.

10 Een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het gedroogde slib wordt vermalen tot poeder voordat het gedroogde slib als brandstof voor de pulserende verbranding wordt gebruikt.

Het op gepulste wijze gedroogde slib, bijvoorbeeld zuiveringsslib is granulairvan structuur, poreus in opbouw en snel en eenvoudig te vermalen.

15 Het tot poeder vermalen van het slib vergroot het reactie oppervlak van het gedroogde slib en daarmee de reactiviteit en de verbrandingssnelheid van het gedroogde poedervormige slib. In de verbrandingskamer zal in bedrijf het poedervormige slib direct door de in de verbrandingskamer heersende omstandigheden worden vergast, waarna het poedervormige slib nagenoeg volledig 20 wordt verbrand met behulp van de pulserende verbranding. Bij voorkeur vindt deze vergassing van het poedervormige gedroogde slib echter al plaats in de toevoerbuis met behulp waarvan het slib wordt getransporteerd tot in de verbrandingskamer van de pulserende verbranding. Dit kan worden gerealiseerd door dit uiteinde te laten eindigen in de verbrandingskamer, waardoor ten minste een gedeelte van de 25 toevoerbuis alsmede het daardoorheen stromende poedervormige gedroogde slib zodanig worden verwarmd dat het poedervormige slib wordt vergast, zodat het slib gasvormig tot in de verbrandingskamer wordt getransporteerd. Eventueel kan het verwarmen van de toevoerbuis worden versterkt met behulp van een warmtewisselaar. Het gasvormige slib heeft een relatief hoge verbrandingssnelheid 30 verglijkbaar met die van aardgas.

Bij voorkeur wordt het gedroogde slib, ofwel het poedervormige gedroogde slib, door de toevoerbuis getransporteerd met behulp van een zuigkracht die wordt opgewekt door de pulserende verbranding.

Een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt 5 gekenmerkt doordat de pulserende verbranding voor het drogen van organisch materiaal omvattend slib wordt opgestart en/of in stand gehouden door een voorverbranding, bij voorkeur een pulserende voorverbranding.

De verbranding in de relatief groot afgemeten verbrandingskamer 5 wordt opgestart en/of in stand gehouden door een voorbranding in een kleiner afgemeten voorverbrandingskamer. De verhouding in calorisch vermogen is bijvoorbeeld 1:10 tussen de verbrandingskamer en de voorverbrandingskamer. De (pulserende) verbranding in de voorverbrandingskamer wordt uitgevoerd met aardgas of biogas als brandstof.

10 Een verder doel van de onderhavige uitvinding is om een milieuvriendelijke inrichting voor het verwerken van organisch materiaal omvattend slib te verschaffen.

Dit doel wordt bij de inrichting volgens de onderhavige uitvinding bereikt, doordat de inrichting is voorzien van middelen voor het tot in de 15 verbrandingskamer als brandstof verplaatsen van ten minste een gedeelte van het met behulp van de pulserende verbrander gedroogde slib.

Naast de hierboven al genoemde voordelen voor het milieu van het verbranden van het slib met behulp van een pulserende verbrander zoals de NOx uitstoot reductie, een totale C02 reductie, alsmede een volledigere verbranding 20 hetgeen resulteert in minder afvalstoffen, omvat deze inrichting tevens het voordeel dat deze in bedrijf kostengunstig is, omdat deze relatief weinig fossiele brandstoffen zoals bijvoorbeeld aardgas of biogas verbruikt vanwege de pulserende verbranding van het met de inrichting gedroogde slib. Een dergelijke kostengunstige inrichting hoeft derhalve niet grootschalig te zijn, hetgeen vanuit kostenoogpunt bij de 25 conventionele verbrandingsinstallaties wel een vereiste was. Dit maakt het mogelijk om geografisch beter verdeeld verschillende van dergelijke inrichtingen te bouwen, zodat de transportkosten en de daarmee gepaard gaande milieuvervuiling verder kunnen worden gereduceerd.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de 30 onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt doordat de middelen ten minste een toevoerbuis omvatten waardoorheen het gedroogde slib tot in de verbrandingskamer verplaatsbaar is.

De toevoerbuis is bij voorkeur ten minste gedeeltelijk in de verbrandingskamer opgesteld, zodat in bedrijf ten minste een deel van de 6 toevoerbuis met behulp van de pulserende verbranding wordt verwarmd. Met behulp van deze verwarming vindt een ten minste gedeeltelijke vergassing plaats van het gedroogde slib, hetgeen de verbrandingsnelheid indien het gedroogde slib de toevoerbuis verlaat en wordt verbrand in de verbrandingskamer, vergroot. Door 5 gebruik te maken van de onderdruk momenten in de verbrandingskamer die worden verschaft door de daarin plaatsvindende pulserende verbranding kan het gedroogde, bij voorkeur poedervormige slib, zonder externe energie door de toevoerbuis tot in de verbrandingskamer worden gezogen.

Een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt 10 gekenmerkt doordat de middelen verder ten minste een transportmiddel omvatten voor het transporteren van het gedroogde slib tot in de verbrandingskamer.

Indien de door de pulserende verbranding opgewekte aanzuiging niet voldoende sterk is, of het configuratie technisch niet mogelijk is, kunnen aanvullende transportmiddelen worden voorzien zoals bijvoorbeeld een 15 schroeftransporteur voor het transporteren van het gedroogde slib tot in de toevoerbuis of tot in de verbrandingskamer. Deze transportmiddelen zijn bij voorkeur aangesloten op een eerste uiteinde van de hierboven beschreven toevoerbuis, terwijl het andere uiteinde van de toevoerbuis eindigt in de verbrandingskamer.

Een nog andere inrichting volgens de onderhavige uitvinding wordt 20 gekenmerkt doordat de inrichting is voorzien van een voorbrander, bij voorkeur een pulserende voorbrander, voor het opstarten en/of instandhouden van de pulserende verbranding in de pulserende verbrander.

Een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt doordat de inrichting is voorzien van een middel voor het tot poeder 25 vermalen van het als brandstof dienende gedeelte van het gedroogde slib.

Een bijzonder uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, welk voorbeeld niet beperkend is bedoeld, is schematisch getoond in figuur 1.

Figuur 1 toont een inrichting 1 voor het drogen van organisch 30 materiaal omvattend slib 3. Het slib 3 is in principe onverdund alsmede relatief nat. Het slib 3 is bijvoorbeeld zuiveringsslib.

De inrichting 1 is voorzien van ten minste een pulserende voorverbrander 5 omvattende een voorverbrandingskamer 7. De voorverbrander 5 staat in verbinding met een daarachter opgestelde tweede pulserende verbrander 9.

7

De pulserende verbrander 9 omvat een uitgestrekte pijpvormige verbrandingskamer 11 waarin een toevoerbuis 13 met een uiteinde 15 uitmondt.

Rondom het onderste gedeelte van de pijpvormige verbrandingskamer 11 is een reservoir of tank 17 opgesteld, waarin het slib 3 wordt opgevangen 5 en/of opgeslagen. Aan de onderzijde van de tank 17 is een verdeler of extruder 19 voorzien voor het gedoseerd afvoeren van het slib 3. De tank 17 is voorzien van een toevoer (niet getoond) en is bij voorkeur afgesloten van de omgeving.

Het slib 3 afkomstig uit de tank 17 wordt gedoseerd afgegeven aan een droogopstelling 21 die is opgesteld onder het uiteinde 23 van de pijpvormige 10 verbrandingskamer 11.

De droogopstelling 21 is voorzien van kegelvormige platen 25 waarop het slib 3 afkomstig van de tank 17 wordt opgevangen. De kegelvormige platen 25 kunnen schuddend zijn uitgevoerd, zodat het daarop vallende slib 3 door een heen en weer gaande verplaatsing van de platen 25 verder kan verplaatsen. De 15 droogopstelling 21 is verder voorzien van bij voorkeur schuddend uitgevoerde platen 27 waarop het slib 3 onder invloed van de zwaartekracht valt. Met behulp van de schuddende droogopstelling 21 kan de verblijftijd in de droogopstelling 21 worden ingesteld.

Het tot een gewenst Droge Stof percentage (DS %) gedroogde slib 3 20 is daarna met behulp van een afvoerleiding 29 te splitsen (niet getoond) in een gedeelte dat gebruikt wordt voor verbranding en een gedeelte dat hergebruikt wordt in een specifieke toepassing bijvoorbeeld voor kunstmest of afgevoerd wordt als brandstof (niet getoond). Bij voorkeur wordt 2/3 van het gedroogde slib gebruikt voor de verbranding en 1/3 voor een andere toepassing. Deze verdeling hangt echter af 25 van de verbrandingswaarde van het gedroogde slib. Het is ook mogelijk dat al het gedroogde slib wordt verbrand.

Het voor verbranding bestemde gedeelte van het gedroogde slib 3 wordt via de afvoerleiding 29 getransporteerd naar een maalinrichting 31 voor het vermalen van het gedroogde slib 3 tot poedervormig slib.

30 Het poedervormige slib wordt getransporteerd naar de verbrandingskamer 11 met behulp van middelen 13, 33 voor het tot in de verbrandingskamer 11 als brandstof verplaatsen van ten minste een gedeelte van het met behulp van de pulserende verbrander 9 gedroogde slib. Deze middelen omvatten in dit uitvoeringsvoorbeeld een toevoerleiding 33 bijvoorbeeld een 8 schroeftransporteur alsmede de toevoerbuis 13.

Verder is een luchtsysteem 37 voorzien dat met behulp van kleppen 39 lucht afvoert of aan de betreffende verbrandingskamer 7, 9 lucht benodigd voor de verbranding toevoert.

5 Nabij de voorverbrander 5 is verder een warmtewisselaar 39 omgesteld.

De werking van de inrichting 1 volgens de onderhavige uitvinding is als volgt:

Relatief nat slib 3 wordt toegevoerd aan en opgeslagen in de tank 10 17. Dit slib 3 is bij voorkeur enigszins ingedikt tot een Droge Stof percentage (DS %) van ten minste 10 %, bij voorkeur ten minste 15 %. Een dergelijke indikking bijvoorbeeld door een centrifugeproces, is relatief eenvoudig en zonder veel (externe) energie verkrijgbaar. Door de tank 17 die normaliter in bedrijf is gevuld, rondom de pijpvormige verbrandingskamer op te stellen wordt een enorme 15 geluidsreductie van de pulserende verbranding gerealiseerd.

De pulserende verbranding wordt met behulp van aardgas of biogas en lucht gestart in de voorverbrander 5, daarna zal de pulserende verbranding in de pulserende verbrander 9 worden gestart. Bij het opstarten is de brandstof voor de pulserende verbranding in de pulserende verbrander 9 tevens aardgas of biogas.

20 De warmte opgewekt door de pulserende verbranding in de pijpvormige verbrandingskamer 11 wordt via de wanden daarvan afgegeven aan het slib 3 in de tank 17.

Door de met behulp van de pulserende verbrander 9 opgewekte warmte wordt het slib 3 verder verwarmd en dit verwarmde slib verlaat met behulp 25 van een verdeler / extruder 19 als een buis de tank 17, waarna het onder invloed van de zwaartekracht op de droogplaten 25 van de droogopstelling 21 valt en ondertussen wordt opengebroken door een gepulste stroom van hete verbrandingsgassen.

Daarna valt het slib 3 op de geschudde platen 27 waar het slib wordt 30 nagedroogd door de indirecte stromingen van hete verbrandingsgassen afkomstig uit de verbrander 9. Met behulp van deze droogopstelling 21 wordt een gewenst Droge Stof percentage bereikt van tenminste 70%, bij voorkeur ten minste 80%.

Daarna wordt ten minste een deel van het gedroogde slib 3 gemalen tot poeder met behulp van de maalinrichting 31. Het poedervormige slib wordt 9 getransporteerd naar de verbrandingskamer 11 met behulp van de toevoerleiding 33 alsmede de toevoerbuis 13. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van de onderdruk die wordt verschaft in de pulserende brander 9, met behulp waarvan het poedervormige slib tot in de verbrandingskamer 11 wordt gezogen.

5 De toevoerbuis 13 is zodanig opgesteld dat de warmtewisselaar 39 in combinatie met de voorverbrander 5 zoveel warmte daaraan afgeeft dat het zich door de toevoerbuis 13 verplaatsende poedervormige slib in een korte tijd wordt vergast.

Dit gasvormige poederslib wordt verbrand in de pulserende 10 verbrander 9. Door de verbranding in de pulserende verbrander 9 met het gasvormige poederslib uit te voeren in plaats van op aardgas / biogas of een andere fossiele brandstof wordt op een milieuvriendelijke wijze veel kosten bespaard.

De afgassen verlaten de inrichting 1 en worden met bekende technieken gezuiverd. De rest warmte kan op voordelige wijze worden gebruikt om 15 slib op te warmen voordat het tot in de tank 17 wordt getransporteerd. Tevens of in plaats daarvan kan deze warmte worden aangewend voor een biovergistingsproces voor het opwekken van biogas dat voor het opstarten van de inrichting en werkwijze volgens de onderhavige uitvinding toegepast kan worden.

20 1035274

Claims (11)

1. Werkwijze voor het verwerken van organisch materiaal omvattend slib, welk slib wordt gedroogd met behulp van een pulserende verbranding, met het 5 kenmerk, dat ten minste een gedeelte van het met behulp van de pulserende verbranding gedroogde slib wordt gebruikt als brandstof voor de pulserende verbranding.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het slib voordat het wordt gedroogd met behulp van de pulserende verbranding wordt 10 ingedikt tot een Droge Stof percentage (DS %) van ten minste 10%, bij voorkeur ten minste 15%.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat het met behulp van de pulserende verbanding gedroogde slib ten minste een Droge Stof percentage (DS %) heeft van 70%, bij voorkeur ten minste 80%.

4. Werkwijze volgens een der conclusies, met het kenmerk, dat de pulserende verbranding wordt uitgevoerd in een verbrandingskamer, waarbij het te drogen slib wordt verplaatst van rondom de verbrandingskamer tot achter een open uiteinde van de verbrandingskamer, voor het met behulp van een gepulste stroom van hete verbrandingsgassen verder drogen van het slib tot een gewenst Droge Stof 20 percentage (DS %).

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het gedroogde slib wordt vermalen tot poeder voordat het gedroogde slib als brandstof voor de pulserende verbranding wordt gebruikt.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het 25 kenmerk, dat de pulserende verbranding voor het drogen van organisch materiaal omvattend slib wordt opgestart en/of in stand gehouden door een pulserende voorverbranding.

7. Inrichting voor het verwerken van organisch materiaal omvattend slib, welke inrichting is voorzien van ten minste een pulserende verbrander 30 omvattende een verbrandingskamer waaromheen het slib te drogen is, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van middelen voor het tot in de verbrandingskamer als brandstof verplaatsen van ten minste een gedeelte van het met behulp van de pulserende verbrander gedroogde slib.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de middelen ten 1035274 minste een toevoerbuis omvatten waardoorheen het gedroogde slib tot in de verbrandingskamer verplaatsbaar is.

9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat de middelen verder ten minste een transportmiddel omvatten voor het transporteren van 5 het gedroogde slib tot in de verbrandingskamer.

10. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een voorbrander, bij voorkeur een pulserende voorbrander, voor het opstarten en/of instandhouden van de pulserende verbranding in de pulserende verbrander.

11. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van ten minste een middel voor het tot poeder vermalen van het als brandstof dienende gedeelte van het gedroogde slib. 1035274