WO2007147181A1 - Verfahren und anlage zur thermischen verarbeitung von feuchtgut - Google Patents

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WO2007147181A1
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drying
dryer
low
heat
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PCT/AT2007/000293
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Klaus Stanke
Jürgen GEYER
Armin Vonplon
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Andritz Technology And Asset Management Gmbh
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the invention relates to a method for processing moist material, in particular sewage sludge, with several drying stages and a system for carrying out the method.
  • the enthalpy of the exhaust gas is often used by directly returning a partial flow or by transferring the heat indirectly via recuperators, regenerators or a secondary circuit with heat exchangers. Because of the inevitable temperature differences in the heat transfer such processes are interesting only in the range of higher (exhaust) temperatures. In the low temperature range, the efficiency can be considerably increased by supplying exergy. This makes use of the so-called vapor compression, where the vaporized in the drying water is compressed by the use of mechanical energy and serves as a highly stressed steam for additional heating of the drying. As a result, the latent heat can be used.
  • Heat pump systems have recently been developed which, in analogy to the Rankine steam process in power plants, bring waste heat to a usable temperature level with the aid of a suitable organic medium and mechanical energy. These so-called ORC systems are materially separated from the main process.
  • a sewage sludge drying process which consists of two successively connected dryers, wherein the first dissipates its waste heat to the second and the partially dried product is finished drying in the second stage.
  • the two dryers can not be operated independently of each other, as the product combination is required for the function: the first stage, a thin-film evaporator, can only partially dry, and the second stage, a belt dryer, requires a predried, structured product.
  • the aim of the invention is to provide a method and a plant for the economic, energy-optimized drying of moist material, in particular sewage sludge, by energetic or energetic and material coupling an energy producing drying process with a consuming process.
  • the invention is therefore characterized in that at least one high-temperature drying and at least one low-temperature drying are provided, wherein the waste heat of the at least one high-temperature drying is used to heat the at least one low-temperature drying.
  • a combination of high and low temperature drying can be advantageously used on the one hand in plants with drying systems for different products or in a series of drying stages.
  • a favorable development of the invention is characterized in that the high-temperature drying is formed as full drying, wherein full drying means drying to a solids content above about 85%, i. the product does not need to be dried further. In a partial drying yet another drying step is required.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the low-temperature drying is carried out as full drying.
  • An advantageous development of the invention is characterized in that the sludge is processed into granules in the high-temperature drying and the hot granules are fed to the low-temperature drying. It is also possible to predry the sludge in the low-temperature drying and process it into granules and to feed the hot granules to the high-temperature drying. It is advantageous if only the waste heat of the at least one high-temperature drying is used for heating the at least one low-temperature drying.
  • the last section of the low-temperature drying is designed as cooling.
  • the high-temperature drying is formed as a fluidized bed drying.
  • the heat can be transferred particularly well to the moist material, in particular sewage sludge.
  • the level or temperature of the waste heat is high enough to be used in a further step.
  • An advantageous development of the invention is characterized in that the low-temperature drying is designed as belt drying. This type of drying represents a particularly gentle drying.
  • the invention also relates to a plant for processing moist material, in particular sewage sludge, with a plurality of dryers.
  • At least one high-temperature dryer and at least one low-temperature dryer are provided, wherein the waste heat of the at least one high-temperature dryer for heating the at least one low-temperature dryer is used.
  • a combination of high and low temperature dryers can be advantageously used on the one hand in plants with drying plants for different products or in a series of drying stages.
  • a favorable development of the plant according to the invention is characterized in that the high-temperature dryer is designed as a full dryer, wherein in a full dryer drying to a dry content of about 85% is achieved, i. the product does not need to be dried further. In a partial drying yet another drying step is required.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the low-temperature dryer is designed as a full dryer.
  • the output line for granules of the high-temperature dryer is connected to the low-temperature dryer.
  • a favorable variant of the invention is characterized in that the output line for granules of the low-temperature dryer is connected to the high-temperature dryer.
  • the exhaust duct of the high-temperature dryer optionally via a heat exchanger, for example a condenser, connected to the circulating air line of the low-temperature dryer.
  • a heat exchanger for example a condenser
  • the high-temperature dryer is designed as a fluidized-bed dryer.
  • the heat can be transferred particularly well to the moist material, in particular sewage sludge.
  • the level or temperature of the waste heat high enough to be used in a further step.
  • the low-temperature dryer is designed as a belt dryer. With such a dryer, a particularly gentle drying can be performed.
  • the waste heat from the high-temperature process covers the energy requirements of the low-temperature process.
  • a high-temperature method a method with high-temperature heat is referred to here.
  • a low-temperature process is operated with low-temperature heat.
  • a high or low temperature dryer is therefore a dryer with high or low temperature heat.
  • the waste heat is in the exhaust steam or condensate of the scrubber, in the hot granules and in the flue gas of the thermal oil system.
  • the high-temperature process does not work at the optimum operating point, the interconnection allows more than 80% more moisture to be dried without the need for additional heat energy. This reduces the specific energy required for the evaporation of one ton of water from 800 or 860 kWh with optimized single operation from fluidized bed dryer or belt dryer to 470 kWh in the combination.
  • the system is flexible, the material connection is possible, but not essential to achieve a reduction in energy consumption. Substantial interconnection, however, allows far greater energy savings.
  • FIG. 1 represents an energy composite of the two drying methods
  • FIG. 2 shows a substance and energy composite
  • FIG. 3 shows a substance and energy composite with partial drying.
  • Fig. 1 shows a variant of the invention with energy composite.
  • Moist product 1 is fed to the high-temperature dryer 2 and leaves it hot and dried as granules 3 to be brought to storage temperature in the cooler 4.
  • the heat is supplied through a thermal oil circuit 5, wherein the thermal oil is heated in the thermal oil plant 6.
  • the vaporized in the high-temperature dryer water is contained in the circulating air and is supplied to a scrubber 8 in a recirculation circuit 7 and condensed there.
  • the heat is supplied to the low-temperature dryer 10 in a secondary circuit 9.
  • the low-temperature dryer 10 dries and cools more moist material 11.
  • the required energy can be supplied to the low-temperature dryer 10 in case of failure of the high-temperature dryer 2 and thus the waste heat. This gives increased reliability.
  • the granules 13 of the high-temperature dryer 2 and the granules 14 of the low-temperature dryer 10 are then stored and fed to a further use.
  • the hot granules 3 from the high-temperature dryer 2 are supplied to the low-temperature dryer 10 in addition to the moist material 11 so that it can release its heat and in the cooling zone 15 at the end of the low temperature dryer is cooled.
  • the method differs from the method according to FIG.
  • the low-temperature dryer 10 performs only partial drying and the partially dried granulate 14 'is fed into the high-temperature dryer 2 where it is post-dried and cooled together with the other granules 3 in a cooler 4 and then stored as granules 13 and fed to a further use.
  • the thermal oil secondary circuit 12 is not shown in all figures, as was dispensed with the representation of the trivial heat recovery from the thermal oil plant flue gas, the waste heat is usually used to warm the drying air for the low-temperature dryer 10.
  • Fluid bed or fluidized bed describes equivalently the state of a gas-flow, fluidized bed, in which the individual particles - typically between 20 and 5000 ⁇ m in size - are set in motion by the gas forces in such a way that they behave like a fluid. In this state, heat and mass transfer properties are significantly improved.
  • the energy required for the drying can be supplied via the fluidizing gas and / or into the fluidizing layer immersed heat exchanger surfaces. In the case of optimized sewage sludge drying, the energy is supplied only via heat exchangers, e.g. can be heated with thermal oil. But it is also possible to heat by burning the dried granules produced.
  • the fluid bed process consists of dryer 2, gas cycle 7 with condenser 8, thermal oil plant 6 and sludge treatment.
  • the inert gas is guided in the circuit 7, transports the vaporized moisture from the fluidized bed to the condenser 8, releases the excess moisture and passes from there back to the dryer 2.
  • the entrained dust is separated in a cyclone.
  • the condenser 8 also works as a scrubber and separates the still remaining Feinstabwel from. To keep their concentration low, fresh water is added and discharged together with the condensate.
  • the heat of condensation is decoupled via a heat insensitive heat exchanger and secondary water circuit 9.
  • the thermal oil is heated to, for example, 250 ° C and fed to the heat exchanger in the fluidized bed.
  • the flue gases leave the plant typically at 180 ° and can be used in the belt dryer 10 continue.
  • the sludge is pumped from a receiving silo to the dryer 2 and there structured with a built-in particle size distribution device and mixed into the fluidized bed.
  • the fluidized bed consists of already dried particles, and because of the efficient exchange, the fresh particles also dry and solidify in a very short time.
  • the particles leave the fluidized bed dryer 2 hot and are cooled in accordance with the variant of FIG. 2 in the belt dryer 10 by utilizing the residual heat.
  • the dust separated in the cyclone is granulated with fresh sludge in a mixer and fed to the fluidized bed for subsequent drying.
  • the belt drying process consists of dryer 10 / cooler 15, gas circulation and sludge treatment.
  • the dryer 10 / cooler 15 slowly moves a gas-permeable belt on which usually a 5-20 cm high layer of structured wet granules is.
  • the hot gas flows from the top through the layer and band, releases heat and absorbs moisture, drying the particles.
  • the gas is sequentially passed through individual sections of the belt. Ambient air is sucked in and cools the hot, dry granules as it flows through the rear section of the belt and heats up.
  • the fresh sludge 11 is formed in a mixer with the hot dry granules from the fluidized bed 2 and cooled product from the tape shedding at a suitable mixing ratio to granules and distributed as a uniformly high layer of bulk on the belt. Because of the flow from top to bottom and acting as a filter band no dust.
  • the combination of both methods makes the following adjustments necessary:
  • the condenser 8 of the fluidized bed drying 2 is operated, for example, at 95 ° instead of the usual 50-60 ° to provide a reasonable temperature level for the energy output to the belt dryer 10. Since the vapor condensate is relatively heavily polluted, a clean secondary water circuit 9 is used for heating the belt dryer cycle gas for operational safety and cost reasons.
  • the fluidized-bed dryer 2 must also be raised in temperature, for example from 85 ° to 110 ° or higher, so that it does not come here to a condensation of the high-humidity recycle gas. Both have a detrimental effect on the efficiency and performance of the fluidized bed drying.
  • the condenser waste heat By using the condenser waste heat, the exhaust gases from the thermal oil boiler and the sensitive heat from the superheated fluidized bed granulate, however, a further 70-80% of sludge can be dried without additional heat energy.
  • this combination process gives a 10% better economy.
  • the invention is not described in the examples illustrated. For example, heat can be generated by burning dried granules in a separate incinerator.
  • basically all types of dryers can be used as long as they use either high-temperature heat or low-temperature heat.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Feuchtgut, insbesondere Klärschlamm, mit mehreren Trocknungsstufen. Es sind zumindest eine Hochtemperaturtrocknung 2 und zumindest eine Nieder-temperaturtrocknung 10 vorgesehen, wobei die Abwärme der zumindest einen Hochtemperaturtrocknung 2 zur Beheizung der zumindest einen Niedertemperaturtrocknung 10 verwendet wird. Damit kann eine große Energieeinsparung und Wirtschaftlichkeit erzielt werden. Weiters betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Description

VERFAHREN UND ANLAGE ZUR THERMISCHEN VERARBEITUNG VON FEUCHT GUT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Feuchtgut, insbesondere Klärschlamm, mit mehreren Trocknungsstufen und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Zur Reduzierung des Energieverbrauchs insbesondere bei konvektiven Trocknungsverfahren wird häufig die Enthalpie des Abgases genutzt, indem ein Teilstrom direkt zurückgeführt wird oder die Wärme indirekt über Rekuperatoren, Regeneratoren oder einen Sekundärkreislauf mit Wärmetauschern übertragen wird. Wegen der unvermeidlichen Temperaturdifferenzen bei der Wärmeübertragung sind solche Verfahren nur im Bereich höherer (Abgas-)Temperaturen interessant. Im Niedertemperaturbereich kann durch Zuführung von Exergie der Wirkungsgrad beträchtlich gesteigert werden. Dies macht man sich die sogenannte Brüdenkompression zunutze, wo das in der Trocknung verdampfte Wasser durch Einsatz mechanischer Energie komprimiert wird und als hochgespannter Dampf zur zusätzlichen Beheizung der Trocknung dient. Dadurch kann auch die latente Wärme genutzt werden. In jüngerer Zeit sind Wärmepumpensysteme entwickelt worden, die analog zum Rankine Dampfprozess in Kraftwerken mit Hilfe eines geeigneten organischen Mediums und mechanischer Energie Abwärme auf ein nutzbares Temperaturniveau bringen. Diese sogenannten ORC-Systeme sind stofflich vollkommen vom Hauptprozess getrennt.
Weiters ist ein Klärschlammtrocknungsverfahren bekannt, das aus zwei hintereinander geschalteten Trocknern besteht, wobei der erste seine Abwärme an den zweiten abführt und das teilgetrocknete Produkt in der zweiten Stufe fertig getrocknet wird. Hier können die beiden Trockner nicht unabhängig vonein- ander betrieben werden, da der Produktverbund für die Funktion erforderlich ist: die erste Stufe, ein Dünnschichtverdampfer, kann nur teiltrocknen, und die zweite Stufe, ein Bandtrockner, benötigt ein vorgetrocknetes, strukturiertes Produkt. Ziel der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen für die wirtschaftliche, energieoptimierte Trocknung von Feuchtgut, insbesondere von Klärschlamm, durch energetische oder energetische und stoffliche Koppelung eines energieliefernden Trocknungsverfahrens mit einem verbrauchenden Verfahren.
Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Hochtemperaturtrocknung und zumindest eine Niedertemperaturtrocknung vor- gesehen sind, wobei die Abwärme der zumindest einen Hochtemperaturtrocknung zur Beheizung der zumindest einen Niedertemperaturtrocknung verwendet wird. Eine Kombination von Hoch- und Niedertemperaturtrocknung kann einerseits in Werken mit Trocknungsanlagen für unterschiedliche Produkte oder aber bei einer Hintereinanderschaltung von Trocknungsstufen vorteilhaft eingesetzt werden.
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperaturtrocknung als Volltrocknung ausgebildet ist, wobei Volltrocknung die Trocknung auf einen Trockengehalt über ca. 85 % bedeutet, d.h. das Produkt nicht weiter getrocknet werden muss. Bei einer Teiltrocknung ist noch ein weiterer Trocknungsschritt erforderlich.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Niedertemperaturtrocknung als Volltrocknung ausgeführt ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm in der Hochtemperaturtrocknung zu Granulat verarbeitet wird und das heiße Granulat der Niedertemperaturtrocknung zugeführt wird. Es kann auch der Schlamm in der Niedertemperaturtrocknung vorgetrocknet und zu Granulat verarbeitet und das heiße Granulat der Hochtemperaturtrocknung zugeführt werden. Vorteilhaft ist es, wenn ausschließlich die Abwärme der zumindest einen Hochtemperaturtrocknung zur Beheizung der zumindest einen Niedertemperaturtrocknung verwendet wird.
Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn der letzte Abschnitt der Niedertemperaturtrocknung als Kühlung ausgebildet ist. Bei einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Hochtemperatur- trocknung als Wirbelschichttrocknung ausgebildet. Hier kann die Wärme besonders gut and das Feuchtgut, insbesondere Klärschlamm, übertragen werden. Auch ist das Niveau bzw. die Temperatur der Abwärme hoch genug, um in einem weiteren Schritt verwendet zu werden. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Niedertemperaturtrocknung als Bandtrocknung ausgebildet ist. Diese Trocknungsart stellt eine besonders schonende Trocknung dar. Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Verarbeitung von Feuchtgut, insbesondere Klärschlamm, mit mehreren Trocknern.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hochtemperaturtrockner und zumindest ein Niedertemperaturtrockner vorgesehen sind, wobei die Abwärme des zumindest einen Hochtemperaturtrockners zur Beheizung des zumindest einen Niedertemperaturtrockners verwendet wird. Eine Kombination von Hoch- und Niedertemperaturtrockner kann einerseits in Werken mit Trocknungsanlagen für unterschiedliche Produkte oder aber bei einer Hintereinanderschaltung von Trocknungsstufen vorteilhaft eingesetzt werden. Eine günstige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturtrockner als Volltrockner ausgeführt ist, wobei in einem Volltrockner eine Trocknung auf einen Trockengehalt über ca. 85 % erreicht wird, d.h. das Produkt nicht weiter getrocknet werden muss. Bei einer Teiltrocknung ist noch ein weiterer Trocknungsschritt erforderlich. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperaturtrockner als Volltrockner ausgeführt ist. Vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Ausgangsleitung für Granulat des Hochtemperaturtrockners mit dem Niedertemperaturtrockner verbunden ist. Eine günstige Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsleitung für Granulat des Niedertemperaturtrockners mit dem Hochtemperaturtrockner verbunden ist. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage ist die Abluftleitung des Hochtemperaturtrockners, gegebenenfalls über einen Wärmetauscher, beispielsweise einen Kondensator, mit der Umluft- leitung des Niedertemperaturtrockners verbunden. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der letzte Abschnitt des Niedertemperaturtrockners als Kühler ausgebildet ist.
Als besonders günstig hat sich erwiesen, wenn der Hochtemperaturtrockner als Wirbelschichttrockner ausgebildet ist. Hier kann die Wärme besonders gut and das Feuchtgut, insbesondere Klärschlamm, übertragen werden. Auch ist das Niveau bzw. die Temperatur der Abwärme hoch genug, um in einem weiteren Schritt verwendet zu werden.
Vorteilhafterweise ist der Niedertemperaturtrockner als Bandtrockner ausgebildet. Mit einem derartigen Trockner kann eine besonders schonende Trocknung durchgeführt werden.
Durch die Zusammenschaltung zweier unterschiedlicher Trocknungsverfahren und Anpassung der Betriebsparameter deckt die Abwärme des Hochtemperaturverfahrens den Energiebedarf des Niedertemperaturverfahrens. Als Hochtemperaturverfahren wird hier ein Verfahren mit Hochtemperaturwärme bezeichnet. Analog wird ein Niedertemperaturverfahren mit Nieder- temperaturwärme betrieben. Ein Hoch- bzw. Niedertemperaturtrockner ist demnach ein Trockner mit Hoch- bzw. Niedertemperaturwärme. Die Abwärme steckt im Abdampf bzw. Kondensat des Wäschers, im heißen Granulat und im Rauchgas der Thermoölanlage. Obwohl dadurch das Hochtemperatur- verfahren nicht am optimalen Betriebspunkt arbeitet, können durch die Zusammenschaltung über 80% mehr Feuchtgut getrocknet werden, ohne dass zusätzliche Wärmeenergie aufgewendet werden muss. Dadurch verringert sich die spezifische Energie für die Verdampfung einer Tonne Wasser von 800 bzw. 860 kWh bei optimiertem Einzelbetrieb von Fliessbetttrockner oder Bandtrockner auf 470 kWh in der Kombination.
Die Verfügbarkeit des Systems ist trotz Kopplung genauso hoch wie die der Einzelverfahren, da industriell bewährte Verfahren eingesetzt werden, die durch geringfügige Parameteränderungen auch unabhängig voneinander betrieben werden können, bei Störungen in einem Teilverfahren bleibt so etwa die Hälfte der Trocknungsleistung erhalten, dann natürlich ohne den Vorteil des Energieverbunds.
Das System ist flexibel, der stoffliche Verbund ist möglich, aber zur Erzielung einer Reduktion des Energieverbrauches nicht zwingend erforderlich. Durch die stoffliche Zusammenschaltung sind aber weitaus höhere Energie- einsparungen möglich.
Das Verfahren rechnet sich betriebswirtschaftlich in besonderem Maße, wenn wegen hoher Kapazität ohnehin eine zweite Linie erforderlich wird. Im Niedertemperatur-Verfahren kann ein Kühler für die gesamte Granulatmenge integriert werden, alternativ ist auch eine Teiltrocknung und Rückführung des Granulates der Niedertemperaturtrocknung in die Hochtemperaturtrocknung möglich, dann ist allerdings ein separater Kühler erforderlich. Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei Fig. 1 einen Energieverbund der beiden Trocknungsverfahren, Fig. 2 einen Stoff- und Energieverbund sowie Fig. 3 einen Stoff- und Energieverbund mit Teiltrocknung darstellt.
Fig. 1 zeigt eine Variante der Erfindung mit Energieverbund. Feuchtprodukt 1 wird dem Hochtemperatur-Trockner 2 zugeführt und verlässt ihn heiß und getrocknet als Granulat 3, um im Kühler 4 auf Lagertemperatur gebracht zu werden. Die Wärme wird durch einen Thermoölkreislauf 5 zugeführt, wobei das Thermoöl in der Thermoölanlage 6 erhitzt wird. Das im Hochtemperaturtrockner verdampfte Wasser ist in der Umluft enthalten und wird in einem Umluftkreislauf 7 einem Wäscher 8 zugeführt und dort kondensiert. Die Wärme wird in einem Sekundärkreislauf 9 dem Niedertemperatur-Trockner 10 zuge- führt. Der Niedertemperatur-Trockner 10 trocknet und kühlt weiteres Feuchtgut 11. Mit Hilfe eines zweiten Thermoölkreislaufes 12 kann bei Ausfall des Hochtemperaturtrockners 2 und damit der Abwärmenutzung dem Niedertemperaturtrockner 10 die erforderliche Energie zugeführt werden. Damit ist eine erhöhte Betriebssicherheit gegeben. Das Granulat 13 des Hoch- temperaturtrockners 2 und das Granulat 14 des Niedertemperaturtrockners 10 werden dann gelagert und einer weiteren Verwendung zugeführt.
Fig. 2 stellt den Energie- und Stoffverbund einer erfindungsgemäßen Anlage dar: Abweichend vom Verfahren nach Fig. 1 wird das heiße Granulat 3 aus dem Hochtemperaturtrockner 2 dem Niedertemperaturtrockner 10 zusätzlich zum Feuchtgut 11 zugeführt, damit es seine Wärme abgeben kann und in der Kühlzone 15 am Ende des Niedertemperaturtrockners mit gekühlt wird. Aus gesamtwirtschaftlichen Überlegungen kann es günstiger sein, auf die integrierte Kühlzone 15 zu verzichten und einen separaten Kühler 16 (strichliert dargestellt) zu installieren. Da das heiße Granulat 3 des Hochtemperaturtrockners 2 seine Wärme im Wesentlichen an das weitere Feuchtgut 11 des Niedertemperaturtrockners 10 abgibt, ist auch die erforderliche Kühlleistung und damit der Wärmeverlust wesentlich geringer. Fig. 3 stellt eine Verfahrensvariante mit Stoff- und Energieverbund mit einer Teiltrocknung dar. Das Verfahren unterscheidet sich vom Verfahren nach Fig. 1 dadurch, dass der Niedertemperaturtrockner 10 nur eine Teiltrocknung durchführt und das teilgetrocknete Granulat 14' in den Hochtemperatur- trockner 2 geführt wird, wo es nachgetrocknet und zusammen mit dem anderen Granulat 3 in einem Kühler 4 gekühlt und dann als Granulat 13 gelagert und einer weiteren Verwendung zugeführt wird. Der Thermoölsekundärkreislauf 12 ist nicht in allen Figuren dargestellt, ebenso wurde auf die Darstellung der trivialen Wärmerückgewinnung aus dem Thermoölanlagen-Rauchgas verzichtet, wobei die Abwärme üblicherweise mit zur Aufwärmung der Trocknungsluft für den Niedertemperaturtrockner 10 eingesetzt wird.
Die detaillierte Funktion wird am Beispiel eines Fließbetttrockners als Hochtemperaturverfahren und eines Bandtrockners als Niedertemperaturverfahren beschrieben, wobei auch andere Hochtemperatur- oder Niedertemperaturverfahren eingesetzt werden können.
Fliessbett oder Wirbelschicht beschreibt äquivalent den Zustand einer gasdurchströmten, fluidisierten Schüttung, bei der die Einzelpartikel -typisch zwischen 20 und 5000μm groß- durch die Gaskräfte so in Bewegung versetzt werden, dass sie sich wie ein Fluid verhält. In diesem Zustand sind Wärme- und Stofftransporteigenschaften deutlich verbessert. Die für die Trocknung erforderliche Energie kann über das Fluidisierungsgas und/oder in die fluidisierende Schicht eintauchende Wärmetauscherflächen zugeführt werden. Im Fall der optimierten Klärschlammtrocknung wird die Energie nur über Wärmetauscher zugeführt, die z.B. mit Thermalöl beheizt werden können. Es ist aber auch eine Beheizung durch Verbrennung des erzeugten getrockneten Granulates möglich.
Das Fliessbettverfahren besteht aus Trockner 2, Gaskreislauf 7 mit Kondensator 8, Thermalölanlage 6 und Schlammbehandlung. Das inerte Gas wird im Kreislauf 7 geführt, transportiert die verdampfte Feuchtigkeit aus der Wirbelschicht zum Kondensator 8, gibt die überschüssige Feuchtigkeit ab und gelangt von dort wieder zum Trockner 2. Vor Eintritt in den Kondensator 8 erfolgt eine Abscheidung des mitgerissenen Staubs in einem Zyklon. Der Kondensator 8 arbeitet auch als Wäscher und scheidet die noch verbliebenen Feinstabteile ab. Um deren Konzentration niedrig zu halten, wird Frischwasser zugegeben und zusammen mit dem Kondensat ausgeschleust. Die Kondensationswärme wird über einen verschmutzungsunempfindlichen Wärmtauscher und Sekundär-Wasserkreislauf 9 ausgekoppelt. In einem mit Erdgas befeuertem Kessel wird das Thermalöl auf beispielsweise 250° erhitzt und dem Wärmetauscher im Fließbett zugeführt. Die Rauchgase verlassen die Anlage typisch mit 180° und können im Bandtrockner 10 weiter genutzt werden. Der Schlamm wird aus einem Annahmesilo zum Trockner 2 gepumpt und dort mit einer eingebauten Zerteileinrichtung auf Partikelgröße strukturiert und in die Wirbelschicht eingemischt. Die Wirbelschicht besteht aus bereits getrockneten Partikeln, und wegen des effizienten Austausche trocknen und verfestigen sich auch die frischen Partikel in kürzester Zeit. Die Partikel verlassen den Fliessbett-Trockner 2 heiß und werden entsprechend der Variante nach Fig. 2 im Bandtrockner 10 unter Ausnutzung der Restwärme gekühlt. Der im Zyklon abgeschiedene Staub wird mit Frischschlamm in einem Mischer granuliert und der Wirbelschicht zur Nachtrocknung zugeführt. Das Bandtrocknungsverfahren besteht aus Trockner 10/Kühler 15, Gaskreislauf und Schlammbehandlung. Im Trockner 10/Kühler 15 bewegt sich langsam ein gasdurchlässiges Band, auf dem üblicherweise eine ca. 5-20 cm hohe Schicht aus strukturiertem Feuchtgranulat liegt. Das heiße Gas strömt von oben durch Schicht und Band, gibt Wärme ab und nimmt Feuchtigkeit auf, wobei die Partikel getrocknet werden. Um sowohl eine vollständige Ausnutzung als auch Trocknung zu erreichen, wird das Gas nacheinander durch einzelne Abschnitte des Bandes geführt. Umgebungsluft wird eingesaugt und kühlt das heiße, trockene Granulat bei der Durchströmung im hinteren Bandabschnitt und wärmt sich dabei auf. Sie wird im Wärmetauscher des Sekundär-Wasserkreislaufs 9 und durch Zumischung der Abgase aus der Thermalölanlage 6 weiter aufgeheizt und durchströmt den vorderen Bandabschnitt. Unter dem ersten Bandabschnitt wird dann ein Teilstrom abgekühlter, hoch aufgesättigter Trocknungsluft ausgeschleust und durch weitere Behandlung (Abkühlung und Sättigung in einem Wäscher, Verdünnung und Abkühlung mit Frischluft) so konditioniert, dass sie einem Biofilter zur Desodorierung zugeführt werden kann. In einer nicht dargestellten Variation ist jedoch auch eine Gaskreislaufschaltung mit Kondensation wie beim Hochtemperatur-Verfahren möglich. Der Frischschlamm 11 wird in einem Mischer mit dem heißen Trockengranulat aus dem Fliessbett 2 und gekühltem Produkt aus dem Bandabwurf bei geeignetem Mischungsverhältnis zu Granulat geformt und als gleichmäßig hohe Schüttschicht auf dem Band verteilt. Wegen der Durchströmung von oben nach unten und dem als Filter wirkenden Band fällt kein Staub an. Die Kombination beider Verfahren macht folgende Anpassungen erforderlich: Der Kondensator 8 der Fliessbett-Trocknung 2 wird beispielsweise bei 95° statt sonst üblichen 50-60° betrieben, um ein sinnvolles Temperaturniveau für die Energieauskopplung zum Bandtrockner 10 zu bieten. Da das Brüdenkondensat relativ stark verschmutzt ist, wird aus Betriebs- sicherheits- und Kostengründen ein sauberer Sekundär-Wasserkreislauf 9 für die Beheizung des Bandtrockner-Kreislaufgases verwendet. Der Fliessbett-Trockner 2 muss ebenfalls in der Temperatur angehoben werden, beispielsweise von 85° auf 110° oder höher, damit es nicht hier zu einer Kondensation des hochfeuchten Kreislaufgases kommt. Beides wirkt sich nachteilig auf Wirkungsgrad und Leistung der Fließbett- Trocknung aus. Durch die Nutzung der Kondensatorabwärme, der Abgase aus dem Thermalölkessel und der sensiblen Wärme aus dem überhitzten Wirbelschichtgranulat können jedoch weitere 70-80% Schlamm ohne zusätzliche Wärmeenergie getrocknet werden. Trotz Strombedarf für die Gasumwälzung im Bandtrockner 10 und die zusätzlichen Investitionskosten ist durch dieses Kombinationsverfahren eine 10% bessere Wirtschaftlichkeit gegeben. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschrieben. So kann z.B. die Wärmezufuhr durch Verbrennung des getrockneten Granulates in einer separaten Verbrennungsanlage erzeugt werde. Auch sind neben Wirbelschichttrockner und Bandtrockner grundsätzliche alle Trocknerarten einsetzbar, sofern sie entweder Hochtemperaturwärme oder Niedertemperaturwärme nutzen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Verarbeitung von Feuchtgut, insbesondere Klärschlamm, mit mehreren Trocknungsstufen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Hochtemperaturtrocknung und zumindest eine Niedertemperaturtrocknung vorgesehen sind, wobei die Abwärme der zumindest einen Hochtemperaturtrocknung zur Beheizung der zumindest einen Niedertemperaturtrocknung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperaturtrocknung als Volltrocknung ausgebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Niedertemperaturtrocknung als Volltrocknung ausgeführt ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm in der Hochtemperaturtrocknung zu Granulat verarbeitet wird und das heiße Granulat der Niedertemperaturtrocknung zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm in der Niedertemperaturtrocknung vorgetrocknet und zu Granulat verarbeitet und das heiße Granulat der Hochtemperaturtrocknung zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die Abwärme der zumindest einen Hochtemperaturtrocknung zur Beheizung der zumindest einen Niedertemperaturtrocknung verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der letzte Abschnitt der Niedertemperaturtrocknung als Kühlung ausgebildet ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperaturtrocknung als Wirbelschichttrocknung ausgebildet ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Niedertemperaturtrocknung als Bandtrocknung ausgebildet ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme durch Verbrennung des erzeugten Granulates in einer separaten Feuerungsanlage erzeugt wird.
11. Anlage zur Verarbeitung von Feuchtgut, insbesondere Klärschlamm, mit mehreren Trocknern, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein
Hochtemperaturtrockner (2) und zumindest ein Niedertemperaturtrockner (10) vorgesehen sind, wobei die Abwärme des zumindest einen Hochtemperaturtrockners (2) zur Beheizung des zumindest einen Niedertemperaturtrockners (10) verwendet wird.
12. Anlage nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturtrockner (2) als Volltrockner ausgeführt ist.
13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperaturtrockner (10) als Volltrockner ausgeführt ist.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsleitung (3) für heißes Granulat des Hochtemperaturtrockners (2) mit dem Niedertemperaturtrockner (10) verbunden ist.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsleitung (14') für heißes Granulat des Niedertemperaturtrockners (10) mit dem Hochtemperaturtrockner (2) ver- bunden ist.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluftleitung (7) des Hochtemperaturtrockners (2) über Wärmetauscher (8), beispielsweise einen Kondensator, mit der Umluft- leitung des Niedertemperaturtrockners (10) verbunden ist.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der letzte Abschnitt des Niedertemperaturtrockners (10) als Kühler (15) ausgebildet ist.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturtrockner (2) als Wirbelschichttrockner aus- gebildet ist.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperaturtrockner (10) als Bandtrockner ausgebildet ist.
0. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wärmeerzeugung eine separate Feuerungsanlage für das erzeugte Granulat vorgesehen ist.
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