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Dokumentenidentifikation DE3433913A1 27.03.1986
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Veraschung von Klärschlamm
Anmelder Hofmann, Philipp, Dr., 2984 Berumbur, DE
Erfinder Hofmann, Philipp, Dr., 2984 Berumbur, DE
Vertreter Jabbusch, W., Dipl.-Ing. Dr.jur., Pat.-Anw., 2900 Oldenburg
DE-Anmeldedatum 15.09.1984
DE-Aktenzeichen 3433913
Offenlegungstag 27.03.1986
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.03.1986
IPC-Hauptklasse C02F 11/06
IPC-Nebenklasse F23G 5/30   

Beschreibung[de]

Verfahren und Vorrichtung zur Veraschung von Klärschlamm

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur umweltfreundlichen Veraschung von Klärschlamm.

Städtische Abwässer enthalten neben sehr viel Wasser die verschiedensten Feststoffe, die in Klärwerken gesammelt und nach einer Anreicherung Faultürmen zugeleitet werden, wo sie unter anaeroben Bedingungen einer Gärung unterworfen werden, wobei stark methanhaltiges Klärgas entsteht. Dieser Prozeß hinterläßt einen stark wasserhaltigen Klärschlamm, dessen weitere Verwendung bzw. Entsorgung zunehmend Schwierigkeiten bereitet. Einerseits macht die Entwässerung, die jeder weiteren Aufbereitung vorausgehen muß, große Probleme, andererseits schränkt der Gehalt an schädlichen umweltbelastenden Stoffen die weitere Verwendung beispielsweise zu Düngezwecken sehr stark ein. Die direkte Verbrennung scheidet wegen des hohen Wassergehaltes fast immer aus. Durchweg sind Verbrennungs-oder Veraschungsprozessen daher aufwendige Trocknungsvorgänge vorgeschaltet. Nachdem bekannt wurde, daß hohe Verbrennungstemperaturen von 7000 bis 9000 C (973 - 1173 K) giftige Schwer- metalle in Oxidform in die Atmosphäre abgegeben werden, wurden die Möglichkeiten zur Verbrennung von Klärschlamm weiter eingeengt.

Klärschlamm zuerst in lufttrocknen Zustand überzuführen und ihn dann in von außen beheizten Retortenöfen zu entgasen, ist- nach der Anmeldung CH-A 478 216 bekannt.

Ohne Pyrolysierung nur mit Verbrennung des im Gleichstrom mit den Verbrennungsgasen getrockneten Klärschlammes arbeitet ein Verfahren nach DE-A-21 42 439.

Nach AT-B-266 723 ist es bekannt, Klärschlamm nach dem Aufsaugen eines Großteils des Wassers durch Trägermaterial, z.B.

Sägemehl oder Torf, einem Trommeltrockner zuzuführen und das anfallende Produkt als Brennmaterial zu verwenden.

Aus CH-A-499 750 ist ein Verbrennungsverfahren von Klärschlamm bekannt, bei dem derselbe nach mehrmaligem Zentrifugieren einem Drehrohrofen zugeführt wird.

Eine Pyrolyse zusammen mit stückigem Müll in indirekt beheizter Drehtrommel wird in DE-B-24 32 504 beschrieben. Für die Veraschung von reinem Klärschlamm ist dies Verfahren nicht geeignet. Dies gilt auch für ein Verfahren zum Umsatz hochpolymerer Abfallstoffe, wie Polyäthylen, Polypropylen und dergleichen durch thermische Zersetzung verbunden mit der Gewinnung von gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen nach DE-B-22 22 267.

Aus einer Veröffentlichung der VDI-Nachrichten vom 26.10.1979 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Klärschlamm in einem Trommelofen getrocknet und anschließend zu Düngezwecken angeboten wird.

DE-PS-27 53 537 beschreibt eine Druckverbrennung von nassen Abfällen, insbesondere von Klärschlamm, bei dem eine recht gute Ausnutzung der bei der Verbrennung freiwerdenden Energie in einer allerdings recht aufwendigen Apparatur unter einem Druck von mehr als 11 bar erfolgen soll.

Allen Verfahren ist eigen, daß die Aufbereitung von Klärschlamm meist in mehreren Arbeitsgängen erfolgt, letztlich zu Produkten führt, die wegen ihrer Schadstoffanteile nur noch sehr beschränkt Anwendung finden können oder deren Schwermetallbestandteile bei der Verbrennungstemperatur in Oxidform übergehen und dann eine Umweltbelastung darstellen, wenn sie in die Atmosphäre gelangen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, den an der Luft etwas vo getrockneten, aber noch pumpfähigen Klärschlamm in einem Arbeitsgang zu entwässern und bei möglichst niedriger Temperatur umweltfreundlich zu veraschen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Klärschlamm Feinverteilern, z.B. Zerstäubungsdüsen zugeführt wird, daß der zerstäubte Klärschlamm in den oberen Bereich eines Trocknungsschachts eingegeben wird, daß der zerstäubte Klärschlamm im freien Fall zum Bodenbereich des Trocknungsschachts geleitet wird und daß im Bodenbereich des Trocknungsschachts eine Wirbelschichtfeuerung betrieben wird, deren Abgase im Gegenstrom zum Klärschlamm durch den Trocknungsschacht geführt werden.

Die zur Veraschung notwendige Verbrennung wird in einem Wirbelschichtofen, der für seine relativ niedrigen Verbrennungstemperaturen bekannt ist, vorgenommen, wobei die entstehenden Verbrennungs- bzw. Rauchgase einem unmittelbar darüber befindlichen Zerstäubungstrocknungsschacht zugeführt werden.

Damit die im Gegenstrom aus dem zerstäubten Klärschlamm durch Verdampfung des enthaltenen Wassers entstehenden Feststoffpartikel in möglichst großem Umfange durch die Schwerkraftwirkung in die darunter befindliche Wirbelschicht der Feuerung fallen können, ist der Querschnitt des Trocknungsschachtes wesentlich größer als derselbe des Wirbelschichtschachtes. Die Strömungsgeschwindigkeit des aufsteigenden Rauchgases wird auf diesem Wege herabgesetzt. Die dennoch mitgerissenen Feststoffpartikel werden in einer isolierten Heißentstaubungsanlage ausgeschieden und über die Förderluftleitung der Wirbelschicht zugeleitet. Es ist davon auszugehen, daß die Zerstäubungstrocknung wie auch die Wirbelschichtfeuerung, darüberhinaus die erforderlichen Wärmerückgewinnungsanlagen, überhitzer usw., als Stand der Technik gelten können und keiner weiterer Beschreibung bedürfen.

Die Zeichnung, aus der sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, zeigt die für das Verfahren notwendige Anlage im Schema: In den Verbrennungsschacht einer Wirbelschichtfeuerung 7 wird zum Anfahren eine Quarzsandschicht 8 eingebracht. Diese ruht auf einem perforierten Rost 11. Durch Heißluft, die zum Anfahren durch Fremdbeheizung, beispielsweise auch eine Gasflamme, erwärmt wurde, wird dieser Sand in eine wirbelnde Bewegung versetzt. Ist die Verbrennungstemperatur erreicht, wird der Förderluft 12 vorübergehend feingemahlene Kohle aus dem Bunker 14 zugesetzt. Unter Mitwirkung der vorgewärmten Verbrennungsluft 10 wird diese Kohle in der Wirbelschicht 8 verbrannt. Die Verbrennungsgase heizen den darüber befindlichen Trocknungsschacht 5 auf.

Nach ausreichender Aufheizung der gesamten Anlage wird der noch pumpfähige Klärschlamm über die Zuleitung 1 einer oder mehrerer Zerstäuberdüsen 3 zugeführt. Der feinverteilte Klärschlamm sinkt zuerst in Tropfenform nach unten (4). Hierbei gibt er seinen Wassergehalt an die heißen Verbrennungsgase ab.

Die so entstehenden Feststoffteilchen sinken zu einem Teil weiter nach unten und werden an der Oberfläche 6 der Wirbelschicht erfaßt und verbrannt. Ein anderer Teil wird durch die im Gegenstrom nach oben steigenden Verbrennungsgase weiterbefördert. In einer isolierten 16 Heißentstaubung 17 werden die letzten Feststoffpartikel abgeschieden und durch die Leitung 13 der Förderluft 12 zugeleitet, die sie der Verbrennung zuführt.

Die Rauchgase gelangen 15 zur Wärmerückgewinnung, die in an sich bekannter Weise der Vorwärmung der Verbrennungsluft und der Förderluft dienen kann, und dann in den Kamin.

Es hängt von der Qualität des Klärschlammes ab, ob und in welchem Umfange die Zufuhr zusätzlichen Brennstoffes über den Bunker 14 eingestellt oder gedrosselt werden kann. Der bescheidene Anteil an brennbaren Anteilen im Klärschlamm kann meist nicht im vollen Umfange den Energiebedarf decken, weswegen meist ein Kohlezusatz notwendig bleiben wird.

Der Ascheabzug 9 ist schematisch angedeutet und gehört zur Wirbelschichtfeuerungstechnik.

In gleicher Weise wie die Zufuhr von Kohle, können Zuschlagsstoffe der Verbrennung beigefügt werden, wodurch beispielsweise die Entstehung von umweltschädlichen Anteilen in den Verbrennungsgasen (z.B. Schwefeldioxid) ganz oder teilweise verhindert werden kann. Wird die Anlage für einen dauernden und größeren Zusatz von Kohle konzipiert, ist eine zusätzliche Energieerzeugung möglich, während die Klärschlammveraschung intermittierend nach Anfall vorgenommen wird.


Anspruch[de]

Patentansprüche: 1. Verfahren zur umweltfreundlichen Veraschung von Klärschlamm, dadurch gekennzeichnet daß der Klärschlamm Feinverteilern, z.B. Zerstäubungsdüsen (3) zugeführt wird, daß der zerstäubte Klärschlamm in den oberen Bereich eines Trocknungsschachts (5) eingegeben wird, daß der zerstäubte Klärschlamm im freien Fall zum Bodenbereich des Trocknungsschachts geleitet wird und daß im Bodenbereich des Trocknungsschachts eine Wirbelschichtfeuerung (7) betrieben wird, deren Abgase im Gegenstrom zum Klärschlamm durch den Trocknerschacht geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichtfeuerung (7) Zuschlagstoffe zugeführt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Trocknungsschacht (5) austretenden Abgase in eine Entstaubungseinrichtung (17) geleitet werden und daß der in der Entstaubungseinrichtung anfallende Staub der Wirbelschichtfeuerung (7) erneut zugeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen etwa lotrecht ausgerichteten Trocknungsschacht (5), dessen oberer Bereich Feinverteiler, z.B. Zerstäubungsdüsen (3) für in den Trock- nungsschacht pumpbaren Klärschlamm aufweist und in dessen Bodenbereich eine an sich bekannte Wirbelschichtfeuerung (7) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Trocknungsschacht (5) in Abzugrichtung der austretenden Abgase eine Entstaubungseinrichtung (17) nachgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Förderleitung (12) für Zuschlagstoffe, wie Kohlenstaub, Chemikalien u. dgl., vorgesehen ist, die in den Betriebsbereich der Wirbelschichtfeuerung (7) mündet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Entstaubungseinrichtung (17) abgehendes Förderelement (13) für angefallenen Staub in den Betriebsbereich der Wirbelschichtfeuerung (7) mündet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Trocknungsschachts (5) größer als der Querschnitt des Betriebsbereichs der Wirbelschichtfeuerung (7) ist.







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